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Hemingway

用简单的言语解开超载的心,有些故事是该说给懂的人听!!!

 
 
 

日志

 
 

测定水的汽化热实验报告及数据  

2011-04-04 13:01:45|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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                                                              测定水的汽化热



一、前言

物质由液态向气态转化的过程称为汽化。在液体中总有一些运动速率大(即动能大)的分子飞离表面而成为气体分子,随着这些高速分子的逸出,液体的温度将要下降。若要保持温度不变,就需要外界不断的供给能量。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汽化热。

液体的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,液相中分子和气相分子的能量差别将逐渐减小,因而温度升高,液体的汽化热减小。

 

二、教学目的

1、学习用混合量热法测定水的汽化热。

2、了解一种粗略修正散热的方法——抵偿法。

 

三、教学重、难点

1、正确选择测量温度的方法和时机。

2、严格按操作要求将蒸汽导入量热器。

 

四、实验原理

在一定的外部压强下,液体总是在一定的温度下沸腾,在沸腾过程中,虽然对它继续加热,但液体的温度并不升高。可见,在把液体变成汽体时,要吸收热量。为此引进汽化热这个物理量,来表示在一定温度及压强下,单位质量的液体变成同温度的汽所需要的热量,即:  

反过来,当汽体重新凝结成液体时就会放出热量。所放出的热量跟等量的液体在同一条件下汽化时所吸收的热量相同。即:汽化热=凝结热

由此,本实验通过测定出水蒸汽在常压条件下凝结热,从而根据上式,间接得到水在沸点(100℃)时的汽化热。

蒸汽从发生器出来,经玻璃管进入量热器内筒中凝结成水,放出热量,使量热器内筒和水的温度由初温 升到 ,设凝结成水的蒸汽质量为 ,蒸汽由 ℃变到 ℃的有个中间转化过程,那就是 ℃的水蒸气首先转化成 ℃的水,这时要放出热量,即凝结热 ;然后 ℃的水再与冷水混合,最终达到热平衡,平衡温度为 ℃,这时要放出热量 ,

则总的放热量就是           

设量热器和水的质量分别为 、 ,比热分别为 、 。则量热器、水所得到的热量(不考虑系统的对外散热):                 

式中由热平衡方程式            

则             (1)


θ

 

 

t1

 

 

 

 

t1


【散热修正】:上述讨论是假定量热器与外界无热量交换时的结论.实际上只要有温度的差异就必然要有热交换存在,因此必须考虑如何防止散热或对散热进行修正。

本实验中热量的散失主要是蒸汽通入盛有水的量热器中,混合过程中量热器向外散失的热量,由此造成混合前水的初温与混合后水的终温不易测准.为此,根据牛顿冷却定律来修正温度。

在实验中作出水的温度-时间曲线,如图ABGCD所示,AB段表示混合前量热器及水的缓慢升温过程(由于其温度比室温低引起的);BC段表示混合过程;CD段表示混合后的冷却过程.过G点作与时间轴垂直的一条直线交AB、CD的延长线于E和F点,使面积BEG与面积CFG相等,这样,E和F点对应的温度就是热交换进行无限快时的温度,即没有热量散失时混合前、后的初温 1和终温  (隔5~10s测一个点)。

 

五、实验仪器

通DM-T数字温度计、LH-1量热器、WL-1物理天平、蒸馏烧瓶、电炉、秒表、毛巾等。

 

 

六、实验内容与步骤

1、将内筒擦干净,用天平称出其质量m1。

2、内筒中装入适量的从冰箱中取出预先备好的冷水(约低于室温10℃,占内筒容积2/3),用天平称得内筒和水的质量M+m1。

3、将内筒置于量热器中,盖好盖子,插好温度计,开始计时,观察并记录温度变化(如每隔10s记录一个数据),记录6-8个点,确定初始温度t1。

4、与此同时,将蒸汽发生器通电加热至水完全沸腾剧烈的发出蒸汽。

5、初始温度t1确定后,擦干出气口的水滴,将其导入量热器,使蒸汽凝结并混合完成热交换,快到θ时,取下量热器,每隔10s记录一个数据,当温度达到最高值时,即为平衡温度θ。(θ=2θ环- t1  这里的θ值只是理论估算,不能作为实验结果)

6、用天平称出汽后总质量M1。

7、实验完毕,整理仪器,处理数据。

 

七、数据表格及数据处理

【已知参数】:水的比热容c=4.186×103J/kg·℃,内筒(铁)的比热容为c1=0.448×103J/kg·℃,水的汽化热参考值L=2.2597×106J/kg

表格一 实验主表格

名称

内筒质量

内筒+水质量

汽后总质量

初始温度

平衡温度

环境温度

沸点温度

符号单位

m1(g)

M+m1(g)

M1(g)

t1(℃)

θ(℃)

θ环(℃)

t2(℃)

数值

 

 

 

 

 

 

 

 

表格二 温度随时间变化数据表格

次数

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

温度(℃)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

次数

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

温度(℃)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

根据公式计算熔解热以及相对于参考值的百分比误差。

八、指导要点及注意事项

1.室温应取实验前、后的平均值;水的初温,可低于室温约10 ℃~15 ℃;配置冷水时,还应略低 约1 ℃~2 ℃(为什么?)

2.严守天平的操作规则。

3.注意操作安全,不要被蒸汽烫伤。

4.注意蒸汽发生器底部的玻璃管,上下升降时须小心谨慎,以免损坏。

5.量热杯晃动幅度要小,勿使液体溅出,否则严重影响实验结果。

 

九、实验思考题

1.实验开始时就将蒸汽导管通入量热器是否可以?为什么?

2.进入量热器中的水蒸汽混入一些水滴时,对实验有何影响?应该怎样进行修正?

 

十、实验后记

1.混合量热法所要求的基本实验条件是什么?本实验是如何得到满足的?

2.本实验中的“热力学系统”是由哪些组成的?量热器内筒、外筒、温度计等都属于该热力学系统吗?

3.蒸汽通入量热器之前应做好哪些准备工作?温度达到多少时停止通入蒸汽?

4.试定性说明下述情况给 的测量结果带来的影响。

(1) 测初温后到水完全烧开之前相隔了一段时间;

(2) 实验过程中有水溅出;

 执笔人:Hemingway

 

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