大学物理实验B2 物理实验教学中心大学物理实验教研室 2017.8
大学物理实验 B2 物理实验教学中心大学物理实验教研室 2017.8
目录 热学部分绪论…2 实验一冷却法测量金属的比热容.，4 实验二液体比汽化热测量.…9 实验三受迫叛动…13 电磁学实验基础知识… .21 实验四示波卷的使用.…31 实验五磁场的描绘.37 实验六电表政装与校准…37 实验七薄透镜焦距的测定.，。 .51 实验八利用牛顿环的等厚干涉测量透镜的曲率半径.....…55
1 目 录 热学部分绪论 ......................................................... 2 实 验 一 冷 却 法 测 量 金 属 的 比 热 容 .................................... 4 实验二 液体比汽化热测量 .............................................. 9 实验三 受迫振动 ......................................................13 电磁学实验基础知识 ...................................................21 实验四 示波器的使用 ..................................................31 实验五 磁场的描绘 ....................................................37 实验六 电表改装与校准 ................................................37 实验七 薄透镜焦距的测定 ..............................................51 实验八 利用牛顿环的等厚干涉测量透镜的曲率半径 ........................55
热学部分绪论 在热学中，压强、体积、温度是热力学系统的三个基本状态参量。通过热学实 验，学会正确使用温度计（如液体温度计、半导体灵敏温度计、热电偶温度计等）、 气压计、量热器等基本热学仪器，从而掌握温度、压强等参量的测量方法。热膨胀 热能转换、相变、气态变化等热现象的研究和重要物理量（如线胀系数、导热系数 等)的测定以及基本规律的验证是热学实验的主要内容，通过实验加深对这些现象 的认识和状态变化规律的理解。 热学实验具有自己的规律和特点，其实验误差主要是系统误差。在实验中，因 测量温度和散热所引起的误差是实验误差的主要方面。由于散热不可避免，热学实 验一般误差较大。做实验时，为了尽量减小实验误差，必须在掌握实验的基础上， 针对不同实验的特点，采用较好的散热修正方法。以期得到比较理想的实验结果。 并能逐步学会比较各种设计方案以选取最优化的测量方法。 热学实验的基本知识和常用仪器 热学实验的基本要求 1、掌握温度、比热容等基本热学量的测量方法，了解温度计 在不同温度段和不同精度要求的特点和使用方法：加深热学实验系统的热平衡态观 念，了解几各散热修正的方法。 2、在做热学实验时，受外界因素的影响较大，对测量结果一般都要进行补偿和 修正，通过实验加深系统误差的观念，分清它和随机误差之间的区别和联系。 热平衡 热平衡是温度定义的依据，热学实验的基础。 1、热力学第零定律：两个物体同时和第三个物体达热平衡时，这两个物体彼此之 间也必定达热平衡。 2、测温要点：测温时必须使系统温度达到稳定而且均匀，即要用温度计的指示值 代表系统温度，必须使系统与温度计之间达到热平衡。为此1)需要一定的弛豫时 间：2)必须不断地搅拌。 保持孤立系统 在热学实验中，为使系统和外界的热交换尽量的小，以减小实验误差，热学实 验的基本实验条件是保持孤立系统。 1、量热器：用量热器使系统保持为孤立系统。 2、散热修正方法：如实验过程中与外界的热交换不能忽略，就要作散热或吸热 修正。 温度测量仪器 1、玻璃水银温度计 2、热电偶温度计 2
2 热学部分绪论 在热学中，压强、体积、温度是热力学系统的三个基本状态参量。通过热学实 验，学会正确使用温度计（如液体温度计、半导体灵敏温度计、热电偶温度计等）、 气压计、量热器等基本热学仪器，从而掌握温度、压强等参量的测量方法。热膨胀、 热能转换、相变、气态变化等热现象的研究和重要物理量（如线胀系数、导热系数 等）的测定以及基本规律的验证是热学实验的主要内容，通过实验加深对这些现象 的认识和状态变化规律的理解。 热学实验具有自己的规律和特点，其实验误差主要是系统误差。在实验中，因 测量温度和散热所引起的误差是实验误差的主要方面。由于散热不可避免，热学实 验一般误差较大。做实验时，为了尽量减小实验误差，必须在掌握实验的基础上， 针对不同实验的特点，采用较好的散热修正方法。以期得到比较理想的实验结果。 并能逐步学会比较各种设计方案以选取最优化的测量方法。 热学实验的基本知识和常用仪器 热学实验的基本要求 1、掌握温度、比热容等基本热学量的测量方法，了解温度计 在不同温度段和不同精度要求的特点和使用方法；加深热学实验系统的热平衡态观 念，了解几各散热修正的方法。 2、在做热学实验时，受外界因素的影响较大，对测量结果一般都要进行补偿和 修正，通过实验加深系统误差的观念，分清它和随机误差之间的区别和联系。 热平衡 热平衡是温度定义的依据，热学实验的基础。 1、热力学第零定律：两个物体同时和第三个物体达热平衡时，这两个物体彼此之 间也必定达热平衡。 2、测温要点：测温时必须使系统温度达到稳定而且均匀，即要用温度计的指示值 代表系统温度，必须使系统与温度计之间达到热平衡。为此 1）需要一定的弛豫时 间；2）必须不断地搅拌。 保持孤立系统 在热学实验中，为使系统和外界的热交换尽量的小，以减小实验误差，热学实 验的基本实验条件是保持孤立系统。 1、量热器：用量热器使系统保持为孤立系统。 2、散热修正方法：如实验过程中与外界的热交换不能忽略，就要作散热或吸热 修正。 温度测量仪器 1、玻璃水银温度计 2、热电偶温度计
量热器 反映物质热学性质的物理量，如本实验要测量的比热容，往往是利用待测系统与已 知系统之间的热量与温度之间的关系来测量的。为 了测量实验系统内部的热交换，总是不希望实验系 统与环境之间有热交换，所以，要求实验系统保持 为一个“孤立系统”，即与环境没有热交换。本实 验所用的量热器（图3-3-2）就是为此目的设计的 种最简单的“孤立系统”。它是由热的良导体做成 的内筒①放在一个较大的外筒②中组成，二者之间 由绝热架③联接。通常在内筒中放置温度计④、搅 拌器⑤和水。这些东西（内筒、温度计、搅拌器、 水)与放进去的待测物体一起构成了实验系统。由 于内筒置于绝热架上，并在外筒上加一绝热盖⑥， 因此，系统与外界的空气对流很小。内外筒之间有 空气 一空气层隔开，空气是热的不良导体，以此减小内 外筒之间的热传导。同时，内筒外壁和外筒内壁都 图3-3-2量热器 电镀得很光亮，使得它们发射或吸收辐射热的本领 变小，这就使实验系统与环境间因辐射产生的热交换也大大减少。量热器可使实验 系统粗略地成为一个孤立的热学系统。 2
3 量热器 反映物质热学性质的物理量，如本实验要测量的比热容，往往是利用待测系统与已 知系统之间的热量与温度之间的关系来测量的。为 了测量实验系统内部的热交换，总是不希望实验系 统与环境之间有热交换，所以，要求实验系统保持 为一个“孤立系统”，即与环境没有热交换。本实 验所用的量热器（图 3-3-2）就是为此目的设计的一 种最简单的“孤立系统”。它是由热的良导体做成 的内筒①放在一个较大的外筒②中组成，二者之间 由绝热架③联接。通常在内筒中放置温度计④、搅 拌器⑤和水。这些东西（内筒、温度计、搅拌器、 水）与放进去的待测物体一起构成了实验系统。由 于内筒置于绝热架上，并在外筒上加一绝热盖⑥， 因此，系统与外界的空气对流很小。内外筒之间有 一空气层隔开，空气是热的不良导体，以此减小内 外筒之间的热传导。同时，内筒外壁和外筒内壁都 电镀得很光亮，使得它们发射或吸收辐射热的本领 变小，这就使实验系统与环境间因辐射产生的热交换也大大减少。量热器可使实验 系统粗略地成为一个孤立的热学系统
实验一冷却法测量金属的比热容 【实验目的】 1、通过实验了解金属的冷却速率和和它与环境之间温差关系及用冷却法进行金属 的比热容测量的实验条件。 2、测定铜、铁、铝的比热容。 【实验原理】 根据牛顿冷却定律，用冷却法测定金属的比热容是量热学常用方法之一。若已 知标准样品在不同温度的比热容，通过作冷却曲线可测量各种金属在不同温度时的 比热容。本实验以铜为标准样品，测定铁、铝样品在100℃或200℃时的比热容。 通过实验了解金属的冷却速率和它与环境之间的温差关系以及进行测量的实验条 件。单位质量的物质，其温度每升高1K(C)所需的热量叫做该物质的比热容，其 值随温度而变化。将质量为M,的金属样品加热后，放在较低温度的介质（例如室温 的空气)中，样品将会逐渐冷却。其单位时间的热量损失（△Q/△t)与温度下降的速 率成正比，于是得到下述关系式： 9=C,M,A9 (1) (1)式中C,为该金属样品在温度0，时的比热容，△9为金属样品在0，的温度下 △， 降速率，根据冷却定律有： △Q At =a1●s1●(01-0o)●m (2) (2)式中a,为热交换系数s,为该样品外表面的面积，m为常数，日，为金属样品 的温度，0。为周围介质的温度。由式(1)和(2)，可得 cM是=间，-8m (3) 同理，对质量为M2,比热容为C2的另一种金属样品，可有同样的表达式：
4 实验一 冷却法测量金属的比热容 【实验目的】 1、通过实验了解金属的冷却速率和和它与环境之间温差关系及用冷却法进行金属 的比热容测量的实验条件。 2、测定铜、铁、铝的比热容。 【实验原理】 根据牛顿冷却定律，用冷却法测定金属的比热容是量热学常用方法之一。若已 知标准样品在不同温度的比热容，通过作冷却曲线可测量各种金属在不同温度时的 比热容。本实验以铜为标准样品，测定铁、铝样品在 100 C 或 200 C 时的比热容。 通过实验了解金属的冷却速率和它与环境之间的温差关系以及进行测量的实验条 件。单位质量的物质，其温度每升高 1K(1C) 所需的热量叫做该物质的比热容，其 值随温度而变化。将质量为 M1 的金属样品加热后，放在较低温度的介质（例如室温 的空气）中，样品将会逐渐冷却。其单位时间的热量损失 (Q / t) 与温度下降的速 率成正比，于是得到下述关系式： t 1 C1 M1 t Q = • • （1） （1）式中 C1 为该金属样品在温度 1 时的比热容， t 1 为金属样品在 1 的温度下 降速率，根据冷却定律有： a s ( ) m t Q 1 1 1 0 = • • − • （2） （2）式中 1 a 为热交换系数 1 s 为该样品外表面的面积， m 为常数， 1 为金属样品 的温度， 0 为周围介质的温度。由式（1）和（2），可得 a s ( ) m t C M 1 1 1 0 1 1 1 = • • − • • • （3） 同理，对质量为 M2 ，比热容为 C2 的另一种金属样品，可有同样的表达式：
C,M,.0=a,s,旧，-0m △t (4) 由上式(3)和(4)，可得 C2M,4 At =a,s202-0)m CM,.4 a1s,(61-0o)m △t 所以 M,.4 At -·a2s2(62-0o)m C2=C,· M,.a0,a,s6,-0o小m At 如果两样品的形状尺寸都相同，即S1三S2:两样品的表面状况也相同（如涂 层、色泽等)，而周围介质（空气）的性质当然也不变，则有a1=a2。于是当周围 介质温度不变（即室温日。恒定而样品又处于相同温度0，-02=0）时，上式可以 简化为： C2=C,· M0 M贺 (5) 如果已知标准金属样品的比热容C,质量M,:待测样品的质量M2及两样品在温度0 时冷却速率之比，就可以求出待测的金属材料的比热容C,。几种金属材料的比热 容见表1。 表1 、比热容 C.(Cal/g●C) C(Cal/g·C) Ca.(Cal/g·c) 温度(C) 100C 0.110 0.230 0.0940 【实验仪器】 B312型冷却法金属比热容测量仪。由测试仪与测试架组成，见图1
5 a s ( ) m t C M 2 2 2 0 2 2 2 = • • − • • • （4） 由上式（3）和（4），可得： ( ) a s ( ) m a s m t C M t C M 1 1 1 0 2 2 2 0 1 1 1 2 2 2 • • − • • • − • = • • • • 所以 ( ) a s ( ) m t M a s m t M C C 1 1 1 0 2 2 2 2 2 0 1 1 2 1 • • • − • • • • • − • • = • 如果两样品的形状尺寸都相同，即 1 2 s = s ；两样品的表面状况也相同（如涂 层、色泽等），而周围介质（空气）的性质当然也不变，则有 1 2 a = a 。于是当周围 介质温度不变（即室温 0 恒定而样品又处于相同温度 0 1 − 2 = ）时，上式可以 简化为： 2 1 1 2 2 1 ) t M ( ) t M ( C C • • = • （5） 如果已知标准金属样品的比热容 C1 质量 M1 ；待测样品的质量 M2 及两样品在温度 时冷却速率之比，就可以求出待测的金属材料的比热容 C2 。几种金属材料的比热 容见表 1。 表 1 比热容 温度( C ) C (Cal/ g C) Fe • C (Cal/ g C) Al • C (Cal/ g C) Cu • 100 C 0.110 0.230 0.0940 【实验仪器】 FB312 型冷却法金属比热容测量仪。由测试仪与测试架组成，见图 1
【实验内容】 1.用铜一康铜热电偶测量温度，而热电偶的热电势采用温漂极小的放大器和三位 半数字电压表，经信号放大后输入数字电压表，显示的满量程为20mV,读出的mV 数通过查表即可方便地换算成温度值。 2.选取长度、直径、表面光洁度尽可能相同的三种金属样品（铜、铁、铝）用物 理天平或电子天平秤出它们的质量M。。再根据Ma>M。>M这一特点，把 它们区分开来。 3.“热电偶信号输出插座”与测试仪表的“信号输入”端用专用导线连接，热电 偶冷端插入装有冰水混合物的容器中，测试仪表的“加热电源输出”、“超温指示” 与接线盒上的两插座用专用导线连接。 E2型冷却陆金屋比格密到量议化起清体仅有单套司 0000a 0000- 图中：1一升降调节手轮2一接线盒3一防护罩4一加热元件5一铜管6一容 器盖7一防风容器8一待测金属棒9一热电偶10一基座11一热电偶信号输 出插座12一升降齿杆 图1 4.在基座上插入待测样品（样品的中心孔应插入热电偶），然后转动升降调节手轮 使整个加热装置下降并使铜管套入待测样品。 5.开启测试仪电源，将“加热选择”开关置于“Ⅱ”档，开始加热，并观察电压 表的变化值，如电压值为4.257mV时，表示其加热温度已达到120℃，然后将“加 热选择”开关置于“断”档，转动升降调节手轮使整个加热装置上升，让待测样品在
6 【实验内容】 1．用铜一康铜热电偶测量温度，而热电偶的热电势采用温漂极小的放大器和三位 半数字电压表，经信号放大后输入数字电压表，显示的满量程为 20mV ，读出的 mV 数通过查表即可方便地换算成温度值。 2．选取长度、直径、表面光洁度尽可能相同的三种金属样品（铜、铁、铝）用物 理天平或电子天平秤出它们的质量 M0 。再根据 MCU MFe MAl 这一特点，把 它们区分开来。 3．“热电偶信号输出插座”与测试仪表的“信号输入”端用专用导线连接，热电 偶冷端插入装有冰水混合物的容器中，测试仪表的“加热电源输出”、“超温指示” 与接线盒上的两插座用专用导线连接。 图中：1—升降调节手轮 2—接线盒 3—防护罩 4—加热元件 5—铜管 6—容 器盖 7—防风容器 8—待测金属棒 9—热电偶 10—基座 11—热电偶信号输 出插座 12—升降齿杆 图 1 4. 在基座上插入待测样品（样品的中心孔应插入热电偶），然后转动升降调节手轮 使整个加热装置下降并使铜管套入待测样品。 5. 开启测试仪电源，将“加热选择”开关置于“Ⅱ”档，开始加热，并观察电压 表的变化值，如电压值为 4.257mV 时，表示其加热温度已达到 120℃，然后将“加 热选择”开关置于“断”档，转动升降调节手轮使整个加热装置上升,让待测样品在
防风容器内自然冷却（一般容器不宜加盖，有利于保证不同样品降温时散热条件基 本一致，避免引起附加测量误差。但若实验室内因电风扇造成空气流速过快，则应 加上容器盖子，防止空气对流造成散热时间的改变)。例：当温度降到接近102℃时 开始按下“计时”按纽，记录测量样品从102C下降到98℃所需要时间△t。。一般 可按铁、铜、铝的次序，分别测量其温度下降速度，每一样品得重复测量5次。因 为各样品的温度下降范围相同（△0=102C-98℃=4C),所以公式(5）可以简 化为： C2=C1· M·(△t)2 M2·(△t), (6) 【实验数据及处理】 样品质量分别为： Mo= _g,Mre= _g,M= 热电偶冷端温度： 样品温度从102℃下降到98℃所需时间（单位为5） 表2 次数 2 3 4 5 平均值△t 样品 Fe Cu 以铜为标准：C,=Cc.=0.0940Cal/(g●C),计算铁和铝材料100℃的比 热容。 【思考题】 为什么实验应该在防风筒（即样品室）中进行？ 测量三种金属的冷却速率，并在图纸上绘出冷却曲线，如何求出它们在同一温度点 的冷却速率？ 【注意事项】 1.仪器红色指示灯亮，表示连接线未连好或加热温度过高(>200C)已自动保护 2.测量降温时间时，按“计时”或“暂停”按钮动作应迅速、准确，以减小人为 计时误差。 >
7 防风容器内自然冷却（一般容器不宜加盖，有利于保证不同样品降温时散热条件基 本一致，避免引起附加测量误差。但若实验室内因电风扇造成空气流速过快，则应 加上容器盖子，防止空气对流造成散热时间的改变）。例：当温度降到接近 102 C 时 开始按下“计时”按钮，记录测量样品从 102 C 下降到 98C 所需要时间 0 t 。一般 可按铁、铜、铝的次序，分别测量其温度下降速度，每一样品得重复测量 5 次。因 为各样品的温度下降范围相同 ( =102C− 98C = 4C) ，所以公式（5）可以简 化为： 2 1 1 2 2 1 M ( t) M ( t) C C • • = • (6) 【实验数据及处理】 样品质量分别为： M ________g ， M __________g ， M __________g Cu = Fe = Al = 热电偶冷端温度： _________ C 样品温度从 102 C 下降到 98C 所需时间（单位为 s ） 表 2 次数 样品 1 2 3 4 5 平均值 t FeCuAl 以铜为标准： C1 = CCu = 0.0940Cal（/ g •C） ，计算铁和铝材料 100 C 的比 热容。 【思考题】 为什么实验应该在防风筒（即样品室）中进行？ 测量三种金属的冷却速率，并在图纸上绘出冷却曲线，如何求出它们在同一温度点 的冷却速率？ 【注意事项】 1. 仪器红色指示灯亮，表示连接线未连好或加热温度过高 ( 200C) 已自动保护。 2．测量降温时间时，按“计时”或“暂停”按钮动作应迅速、准确，以减小人为 计时误差
【附录一】 FB312型冷却法金属比热容测量仪 本实验装置对加热装置，金属样品室及金属样品的温度的测量和安放上进行改 进和提高。测量试样温度采用常用的铜~康铜做成的热电偶，测量热电势差的二次仪 表由高灵敏、高精度、低漂移的放大器加上满量程为20mV(0~19.99m)的三位 半数字电压表组成，当热电偶的冷端为冰点时，由数字电压表显示的mP数即对应 待测温度值。加热装置可自由升降。仪器内设有自动控制限温装置，防止因长期不 切断加热电源而引起温度不断升高。被测样品安放在有较大容量的防风圆筒即样品 室内，以使高于室温的样品自然冷却，使测量结果的重复性好，从而减少测量误差， 提高实验准确度。本实验可测量金属从室温至200℃温度时，各种温度时的比热容。 【附录二】 本实验使用的铜-康铜热电偶分度表 由于配方和工艺的不同，实际使用的铜-康铜热电偶在100C温度时（自由端温 度为0℃)，输出的温差电动势一般为4.0~4.3mV之间（例如国标铜-康铜有一种规 格为4.277mV)。本仪器使用的热电偶在100℃温度时，输出的温差电动势为 4.072mV。实验时可参考附表数据测量温度，也可自行测量进行定标。 附表 温度012345 6789 000.0380.0760.1140.1520.1900.2280.2660.3040.342 100.3800.4190.4580.4970.5360.5750.614 0.6540.6930.732 200.7720.8110.8500.8890.9290.9691.0081.0481.0881.128 301.1691.2091.2491.2891.3301.3711.411 1.4511.4921.532 401.5731.6141.6551.6961.7371.7781819 1.8601.9011.942 501.9832.0252.0662.1082.1492.1912.232 2.2742.315 2.356 602.398 2.4402.4822.5242.5652.6072.649 2.6912.733 2.775 702.816 2.8582.900 2.9412.983 3.025 3.066 3.108 3.150 3.191 80 3.233 3.275 3.316 3.358 3.400 3.442 3.484 .526 3.568 3.610 90 3.652 3.694 3.736 3.778 3.820 3.862 3.904 3.946 3.988 4.030 100 4.072 4.1154.157 4199 4.242 4285 4.328 4371 4.413 4.456 110 4.499 45434587 46314674 4707 4751 47954839 4883 1204.527
8 【附录一】 FB312 型冷却法金属比热容测量仪 本实验装置对加热装置，金属样品室及金属样品的温度的测量和安放上进行改 进和提高。测量试样温度采用常用的铜~康铜做成的热电偶，测量热电势差的二次仪 表由高灵敏、高精度、低漂移的放大器加上满量程为 20mV(0 ~ 19.99mV) 的三位 半数字电压表组成，当热电偶的冷端为冰点时，由数字电压表显示的 mV 数即对应 待测温度值。加热装置可自由升降。仪器内设有自动控制限温装置，防止因长期不 切断加热电源而引起温度不断升高。被测样品安放在有较大容量的防风圆筒即样品 室内，以使高于室温的样品自然冷却，使测量结果的重复性好，从而减少测量误差， 提高实验准确度。本实验可测量金属从室温至 200 C 温度时，各种温度时的比热容。 【附录二】 本实验使用的铜-康铜热电偶分度表 由于配方和工艺的不同，实际使用的铜-康铜热电偶在 100 C 温度时（自由端温 度为 0C ），输出的温差电动势一般为 4.0 ~ 4.3mV 之间(例如国标铜-康铜有一种规 格为 4.277 mV )。本仪器使用的热电偶在 100 C 温度时，输出的温差电动势为 4.072mV 。实验时可参考附表数据测量温度，也可自行测量进行定标。 附 表 温度 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0.038 0.076 0.114 0.152 0.190 0.228 0.266 0.304 0.342 10 0.380 0.419 0.458 0.497 0.536 0.575 0.614 0.654 0.693 0.732 20 0.772 0.811 0.850 0.889 0.929 0.969 1.008 1.048 1.088 1.128 30 1.169 1.209 1.249 1.289 1.330 1.371 1.411 1.451 1.492 1.532 40 1.573 1.614 1.655 1.696 1.737 1.778 1.819 1.860 1.901 1.942 50 1.983 2.025 2.066 2.108 2.149 2.191 2.232 2.274 2.315 2.356 60 2.398 2.440 2.482 2.524 2.565 2.607 2.649 2.691 2.733 2.775 70 2.816 2.858 2.900 2.941 2.983 3.025 3.066 3.108 3.150 3.191 80 3.233 3.275 3.316 3.358 3.400 3.442 3.484 3.526 3.568 3.610 90 3.652 3.694 3.736 3.778 3.820 3.862 3.904 3.946 3.988 4.030 100 4.072 4.115 4.157 4.199 4.242 4.285 4.328 4.371 4.413 4.456 110 4.499 4.543 4.587 4.631 4.674 4.707 4.751 4.795 4.839 4.883 120 4.527
实验二液体比汽化热测量 【实验目的】 1,用量热器和集成温度传感器测量水的比汽化热。 2.学习液体比汽化热的一种电测量方法。 【实验原理】 物质由液态向气态转化的过程称为汽化，液体的汽化有蒸发和沸腾两种不同的 形式。不管是那种汽化过程，它的物理过程都是液体中 一些热运动动能较大的分子 飞离表面成为气体分子，而随着这些热运动较大分子的逸出，液体的温度将要下将， 若要保持温度不变，在汽化过程中就要供给热量。通常定义单位质量的液体在温度 保持不变的情况下转化为气体时所吸收的热量称为该液体的比汽化热。液体的比汽 化热不但和液体的种类有关，而且和汽化时的温度有关，因为温度升高，液相中分 子和气相中分子的能量差别将逐渐减小，因而温度升高液体的比汽化热减小。 物质由气态转化为液态的过程称为凝结，凝结时将释放出在同一条件下汽化所吸收 的相同的热量，因而，可以通过测量凝结时放出的热量来测量液体汽化时的比汽化 热。 本实验采用混合法测定水的比汽化热。方法是将烧瓶中接近100°C的水蒸汽，通过 短的玻璃管加接一段很短的橡皮管（或乳胶管）插入到量热器内杯中。如果水和量热 器内杯的初实温度为日，°C,而质量为M的水蒸汽进入量热器的水中被凝结成水，当 水和量热器内杯温度均一时，其温度值为日，°℃，那么水的比汽化热可由下式得到： ML+MCw (0-0)=(mCwv +mCn+m2Ca)(02-0) (1) 其中，C为水的比热容：m为原先在量热器中水的质量：Cu为铝的比热容：m:和 m分别为铝量热器和铝搅拌器的质量：O,为水蒸汽的温度：L为水的比汽化热。 集成电路温度传感器AD590是由多个参数相同的三极管和电阻组成。该器件的两引 出端当加有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在4.5V一20V范围内），如果该 温度传感器的温度升高或降低1C,那么传感器的输出电流增加或减少1“A,它的 输出电流的变化与温度变化满足如下关系： I=B·O+A (2) 其中，I为AD590的输出电流，单位A/°C:O为摄氏温度，B为斜率，A为摄 9
9 实验二 液体比汽化热测量 【实验目的】 1.用量热器和集成温度传感器测量水的比汽化热。 2.学习液体比汽化热的一种电测量方法。 【实验原理】 物质由液态向气态转化的过程称为汽化，液体的汽化有蒸发和沸腾两种不同的 形式。不管是那种汽化过程，它的物理过程都是液体中一些热运动动能较大的分子 飞离表面成为气体分子，而随着这些热运动较大分子的逸出，液体的温度将要下将， 若要保持温度不变，在汽化过程中就要供给热量。通常定义单位质量的液体在温度 保持不变的情况下转化为气体时所吸收的热量称为该液体的比汽化热。液体的比汽 化热不但和液体的种类有关，而且和汽化时的温度有关，因为温度升高，液相中分 子和气相中分子的能量差别将逐渐减小，因而温度升高液体的比汽化热减小。 物质由气态转化为液态的过程称为凝结，凝结时将释放出在同一条件下汽化所吸收 的相同的热量，因而，可以通过测量凝结时放出的热量来测量液体汽化时的比汽化 热。 本实验采用混合法测定水的比汽化热。方法是将烧瓶中接近 100 C 0 的水蒸汽，通过 短的玻璃管加接一段很短的橡皮管(或乳胶管)插入到量热器内杯中。如果水和量热 器内杯的初实温度为 1 C 0 ，而质量为 M 的水蒸汽进入量热器的水中被凝结成水，当 水和量热器内杯温度均一时，其温度值为 2 C 0 ，那么水的比汽化热可由下式得到： ( ) ( ) ( ) 3 2 1 1 2 1 2 −1 + − = + + ML MCW mCW m CA m CA (1） 其中， CW 为水的比热容；ｍ为原先在量热器中水的质量；CA1 为铝的比热容；ｍ1 和 ｍ2分别为铝量热器和铝搅拌器的质量； 3为水蒸汽的温度；L 为水的比汽化热。 集成电路温度传感器 AD590 是由多个参数相同的三极管和电阻组成。该器件的两引 出端当加有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在 4.5V－20V 范围内），如果该 温度传感器的温度升高或降低 1 C 0 ，那么传感器的输出电流增加或减少 1 A，它的 输出电流的变化与温度变化满足如下关系： I＝B· ＋A (2） 其中，I 为 AD590 的输出电流，单位 A/ C 0 ； 为摄氏温度，B 为斜率，A 为摄