汽化热试验报告.docx

汽化热实验报告傅啸坤F1607204516021910519实验目的1．了解物质的比汽化热的概念和测量方法；2．了解固体材料定容比热容 C V 与温度的关系，掌握固体材料放热的三种计算方法；3．了解虚拟仪器的概念和使用．实验原理汽化热物质由液态向气态转变称为汽化，物质在汽化时需要吸收大量的热来克服分子间的作用力做功，在宏观上表现为温度降低。在液氮汽化热的测量中，由于液氮沸点远低于室温，液氮始终处于沸腾的状态，在测量过程中，液氮温度不变。汽化热的公式为：在一定压强下（如1个大气压）、保持温度不变时，单位质量的液体转化为气体所需吸收的热量，称为该物质的比汽化热 L，在数值上等于单位质量的该液体转化为同等温度的气体时所放出的热量。在本实验中，我们将室温下的铜柱和其他金属柱放置于液氮中，通过圆柱放热加速液氮的汽化。焓差法计算由热力学知：对于固体材料，PV的变化可以忽略不计，焓变可以直接反映内能的变化，也就是热量的变化。铜在室温和液氮温度的比焓如下表：78K300K6.02KJ/Kg79.6KJ/Kg比热容计算根据比热容的定义，只要知道了铜柱的比热容和铜柱的质量，就可以计算出铜柱从室温降到液氮温度所放出的热量。铜的定压比热容与温度的关系如下表：德拜固体比热容模型计算从固体物理学知道，德拜的固体定容比热容模型能较好地反映出固体定容比热容 C V 与温度的变化规律。固体的内能可以表示为：其中：，，是德拜温度，由实验确定。电阻加热法计算在液氮中放入电阻加热汽化液氮，测量电路的电流及电阻两端的电压可知电阻的加热功率，从而计算出液氮汽化时所吸收的热量。电路图为：实验仪器砝码称重传感器保温杯数据采集器计算机稳压电源铜柱温度计实验步骤标定称重传感器．用天平分别称出砝码的重量，然后用已标记号好的砝码对称量传感器进行标定，现场用Origin作电压—重量关系图，检查曲线是否符合要求，求出拟合表达式。记录液氮汽化过程中重量的变化过程．现场利用 Origin 作图求出液氮因铜柱放热汽化而损失的重量实验数据处理液氮汽化质量计算拟合标定砝码直线得：计算出铜柱质量：汽化热的质量测量如下：放入铜块前的曲线为：铜块放热曲线为：反应后的曲线为：从而得到液氮汽化质量为：焓差法计算300K与78K内能之差为73.58KJ/Kg所以有比热容法计算对进行多项式拟合有：从78K到300K经数值积分有：从而德拜模型计算德拜模型中有：德拜公式对T求偏导得：其中：，，当时，当T=300K时，从而有：电阻加热法计算电阻加热后液氮气化如图所示：可以看出，图像基本为一条直线，可见电阻完全用于汽化液氮。可以计算出液氮气化的质量为：电阻两端的电压平均值为记录电流大小为：可以计算出液氮汽化所吸收的热量为：从而有实验结论及误差分析在上文中，我们使用了四种不同的方法计算液氮的汽化热，所采用的的思路都是先计算出液氮汽化的质量，再间接计算出汽化所吸收的质量，最后得到汽化热。在四种方法中，第一种使用焓差法计算和第二种使用比热容发计算，所产生的误差分别为均不大，由于德拜模型本质也是使用比热容计算，相较于方法二直接拟合出的结果，自然误差较大。方法四由于采用电子记录，使用电路加热，进行精确测量，误差也不大。对于误差原因主要有以下几点：