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液氮比汽化热的测量

  • 目标:通过对液氮比汽化热的测量:
    1. 构建知识:理解比汽化热概念,了解液氮物理特性;
    2. 建模:了解“假设”的建立和对“假设”的评估;
    3. 理解实验设计、掌握实验技巧:了解“混合法”——“间接测量法”在本实验中的应用;特别是学会用动态称衡法校正由于系统与外界热交换引起的液氮汽化质量的误差;
    4. 实验技巧(仪器):掌握电子天平、数字温度计、电子秒表和量热器的使用方法;
    5. 实验技巧:训练实验操作的时序性。
  • 意义:物质的比汽化热是该物质汽化时所需吸热大小的量度(它是物质的主要热学特性之一,必须掌握)。
  • 要求:对实验原理充分预习,明确物理含义;对实验步骤充分预习,熟练掌握实验全过程。
  1. 什么是比汽化热?
  2. 如何测量液氮的比汽化热L?建立物理模型,写出L的表达式。
  3. 如何测量mN,请画出示意图。
  4. 可以直接测量铜柱由室温变到液氮温度而释放出的热量吗?如果不可以,实验中是如何用间接测量法来测量的?

数字式天平、数字式温度计、电子秒表、保温杯、量热器、搅拌器、铜柱等

按实验室给出的数据表格测出所有数据

相关表格下载:液氮比汽化热测量参考表格—表格仅供参考,数据要求记录在报告纸上。

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温度计的热容量 h_{t} 忽略不计。

水在常温下的比热容c = 4.18×10^3 J/(kg·K)

不同温度下黄铜与铝的比热容

温度°C 51015202530
黄铜【×10^3 J/(kg·K)】0.3700.3700.3710.3720.3730.373
铝【×10^3 J/(kg·K)】0.8900.8950.8990.9030.9070.907

选做实验

  • 按照课本讲义,将原来的质量变化取0.5g或0.1g重新做该实验。比较必做和选做实验,找出各自的优缺点。
  • 将保温杯上面的软木塞拿掉,重新做该实验。观察保温杯内部发生的现象,尝试解答实验中看到的第二次白雾冒出的物理原因。
  • 关于实验现象:
    1. 液氮暴露在空气中或室温下的铜柱投到液氮中,会冒出白雾(白烟)其原因是什么?
    2. 液氮在与铜柱进行热交换的过程中为什么会有两次白雾出现?
  • 关于实验操作:
    1. 天平上的水平泡(水平仪)偏向一边,应如何调节螺丝脚
    2. 测M-t时铜柱不放在电子天平上称,最后在M-t图的ab线段加上铜柱的质量,是否可以?测ab段和cd段时铜柱都不放可以吗(bc段测好后把铜柱拿出再测cd段可以吗)?
    3. 如果天平没有防风罩或实验步骤中不打开顶盖,对实验有什么影响?
    4. 如果实验失败了,铜柱为什么要在水中清洗,等其恢复至室温才能做第二次?
    5. θ1和θ2在什么时候测量最好?一般这两个温度哪个高?
    6. 量热器中的搅拌器有哪些作用?用一只温度计测θ1用另一只温度计测θ2、θ3可以吗?
    7. 将铜柱从液氮中取出应迅速投入量热器中,为什么要迅速?而此时用搅拌器搅拌,为什么不能有水溅出筒外?
    8. 实验时,量热器中的水不能太多,也不能太少,为什么?
  • 关于实验仪器:
    1. 加液氮的保温杯的软木塞为什么要留孔?这孔的大小和实验有什么关系?不用软木塞可以吗?
    2. 如果铜柱换成比重相似的塑料可以吗?如果铜柱换其他金属可以吗?
  1. 根据所得数据用标准图纸画出M—t图
  2. 计算液氮比汽化热L
  3. 实验现象记录、分析、实验感想体会和建议
  1. 贾玉润等,大学物理实验,上海:复旦大学出版社,1987
  2. 陆申龙、金浩明,液氮比汽化热的测定,大学物理1984(3):46—47
  3. Leidenfrost effect (Leidenfrost 效应,蒸汽屏蔽效应) 未经老师允许不得自行尝试!
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  • 最后更改: 2019/03/15 15:43
  • 由 ariasu