解密实验室丨F238 冰的溶解热测定实验

发表于 讨论求助 2023-05-10 14:56:27


实践是检验真理的唯一标准



解密实验室栏目又和大家见面啦~




夏天即将来临

长清的温度逐渐飙升

今天为大家介绍夏天的好帮手——冰!

Wuli宝宝们都知道冰块溶解会吸收热量

那么多少冰块溶解才能带给我们一个凉爽的长清夏天呢?

不要着急

即将为大家介绍冰的溶解热的实验啦~

Wuli宝宝可以算一下多少冰块可以抚平你那躁动的心罒ω罒


知识充电

实验目的

1、 学习用混合量热法测定冰的熔解热。

2、 应用有物态变化时的热交换定律来计算冰的溶解热。

实验器材

YJ-RZT-1数字智能化热学综合实验平台、电子天平、纸巾等。

基本概念


学生:

老师,您可以给我们简单介绍一下冰的溶解热相关的基本概念吗?

老师:

当然可以,我们先从熔点开始。熔点就是指在某一压强下,一种物质开始从固相转变为液相时所对应的温度,或者说在某一压强下,固相与液相共存时所对应的温度。

学生:

那什么叫做溶解热呢?

老师:

溶解热就是单位质量的固体在熔点的温度下,由固相全部转变成液相所需要从外界吸收的热量。

学生:

我们该如何测定物质的溶解热呢?

老师:

测定溶解热,需要用到一种新的方法——混合量热法。这里我先卖一个小关子,一会在给你们具体介绍混合量热法。

实验原理


混合量热法的过程:本实验用混合量热法测定冰的熔解热。其基本做法如下:把待测系统 A 和一个已知热容的系统 B 混合起来,并设法使它们形成一个与外界没有热量交换的孤立系统 C(C=A+B)。已知热容的系统在实验过程中所传递的热量 Q,是可以由其温度的改变 △T 和热容 C 计算出来,即 Q = C△T ,因此待测系统在实验过程中所传递的热量也就知道了。

 因为是孤立系统,则有

Q放= Q吸       (1)

设混合前实验系统的温度为T1,其中热水质量为m1(比热容为c1),内筒的质量为m2(比热容为c2),搅拌器的质量为m3(比热容为c3)。冰的质量为 M(冰的温度和冰的熔点均认为是0℃,设为T0),数字温度计浸入水中的部分放出的热量忽略不计。设混合后系统达到热平衡的温度为T℃(此时应低于室温10℃左右),冰的溶解热由L表示,根据(1)式有  ML+M c1(T- T0)=(m1 c1+ m2 c2+ m3 c3)(T1- T)

因Tr=0℃,所以冰的溶解热为:

(2)

等式左边是冰块融化成的水所吸收的热量,包括0℃冰块熔化变成0℃水所吸收的热量,即ML。冰熔化而来的0℃水与另外的水达到热平衡所吸收的热量,即M c1(T- T0)。两者之和即为冰熔化所吸收的热量。等式的右边对应的是系统中的放热,其中m3 c3即为4.08乘水的比热容。


知识放电

实验内容


1、将内筒擦干净,用天平称出其质量m2。

2、内筒中装入适量的水(温度约为30℃—40℃,为容器的⅓-½),用天平称得内筒和水的质量m2+m1。

3、将内筒置于量热器中,盖好盖子,插好搅拌器和温度计,打开搅拌器和测温计的开关,观察热水的温度变化,直到温度稳定,记录稳定的初始温度T1。

4、初始温度记录后马上从冰箱中取出预先备好的冰块,用纸巾将冰上所沾水珠吸干,小心的放入量热器中。

5、记录温度随时间的变化,当系统出现最低温T(℃)并出现小幅度的上升,说明冰块完全溶解系统基本达到热平衡。

6、将内筒拿出,用天平称出内筒和水的质量m2+m1+M。

7、实验完毕,整理仪器,处理数据。




不知不觉中

这期就要和大家说再见啦!

实验过程中

有没有对某些问题不知所措呢?

对科研有兴趣的同学

想不想对我们的实验老师进一步了解呢?

……

赶快在下方给小编留言吧O(∩_∩)O

小编会带着你们的问题询问老师哦~

咱们下期再见啦!


编辑 | 周菂

素材整理 | 陈柔 周菂

素材来源 | 信息部

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