液体比气化热测量- 液体比汽化热测量.docVIP

PAGE  PAGE 4 液体比汽化热测量 【实验目的】 1、用混合法测定水沸腾时的比汽化热； 2、学习运用热平衡方程计算各种液体的比汽化热。 【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，液体的温度将要下降，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℃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℃，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℃，那么水的比汽化热可由下式得到： （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℃，那么传感器的输出电流增加或减少1μA，它的输出电流的变化与温度变化满足如下关系： （2） 　其中，I为AD590的输出电流，单位μA/℃；为摄氏温度，B为斜率，A为摄氏零度时的电流值，该值恰好与冰点的热力学温度273K相对应(实际使用时，应放在冰点温度时进行确定)。利用AD590集成电路温度传感器的上述特性，可以制成各种用途的温度计。在通常实验时，采取测量取样电阻R上的电压求得电流I。 【实验仪器】 图1 液体比汽化热实验装置图 A烧瓶盖；B烧瓶；C通汽玻璃管；D托盘；E电炉；F绝热板；G橡皮管；H量热器外壳；I绝热材料；J量热器内杯；K铝搅拌器；L、AD590；M温控和测量仪表 【实验内容】 1、集成电路温度传感器AD590的定标 每个集成电路温度传感的灵敏度有所不同，在实验前，应将其定标。按图2要求接线。（实际上测量仪器中已经接好电阻为10001%，数字电压表为四位半，传感器加电源电压为6V。做实验时只要把AD590的红黑接线分别插入面板中的输入孔即可进行定标或测量）。把实验数据用最小二乘法进行直线拟合，求得斜率B，截距A和相关系数r。 图 2 2、水汽化热的实验 ①、用天平秤出量热器内杯质量m1和搅拌器的质量m2，然后在量热器内杯中加一定量的水，再秤出盛水后的量热器内杯和搅拌器的总质量M1，得到水的质量m=M1－m1－m2。将内杯放回量热器内，读出水的初始温度1对应的电压值U1。 ②、打开加热电炉电源，将烧瓶及水加热直至水沸腾(加热过程中应将烧瓶帽盖打开)，当水沸腾后，调节加热电炉的电压，即调节烧瓶内水的沸腾状况，使得水蒸气的出气程度比较适中，在实验时，水蒸气的通入既不能把量热杯内的水溅出，又不能使量热杯内的水发生倒灌。 ③、将橡皮管插人量热杯内的水中，把烧瓶帽盖上，蒸汽通过短的玻璃和橡皮管直接进入水中，观测集成电路温度传感器AD590的输出电压值，当杯内水的温度升高一定值后，关闭电炉通电，将烧瓶帽打开，停止向量热器进汽，将通蒸汽管从量热器拔出（注意尽量不要把水带出），用搅拌器搅拌量热器中的水，读出水和内杯温度刚好均匀相等时的末温2对应的电压值U2。 ④、再一次秤量出量热器内杯水的总质量M2。经过计算，求得量热器中水蒸汽的质量M＝M2－M1。 ⑤、将所得到的测量结果代入公式(1)，即可求得水在100℃时的比汽化热。 【数据处理】 集成电路温度传感器AD590定标 θ/℃U/mVI/μA(=U/1000)经最小二乘法拟合得B＝ _____________ ; A= _________________ 2、水的比汽化热的测量数据 m1= ; m2= ; 3=100℃；Cw=4.187×103 J/(kg·℃); CA1=0.900×103 J/(kg·℃) 编号M1/gM2/gm/gM/gU1/mV1/℃