牛顿冷却定律在热学实验中应用的研究
2018-04-13战星翰
中国科技纵横 2018年4期
摘 要:本文根据牛顿冷却定律,介绍了量热学实验中两种散热修正的方法,等效绝热法和末端温度修正法,并探究了两种方法的优缺点,为其他量热学实验中散热修正方法的选取和应用提供一些参考。
关键词:牛顿冷却定律;热学;散热修正
中图分类号:O551 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2018)04-0000-00
量热学实验在热学实验中占用重要地位,它以热力学第一定律为基础,通过热力学过程中物体吸收、放出热量的多少,进而研究物体相关的物理特性。量热学实验中面临的一个主要问题是无法保证量热系统的绝热性,系统与外界总是会发生热交换,进而导致实验结果存在一定误差。针对这一误差,实验上通常采用牛顿冷却定律来对系统的温度进行修正,本文主要介绍牛顿冷却定律在相关量热学实验中修正散热的方法及原理,同时分析不同修正方法的应用范围和优缺点。
1 牛顿冷却定律
牛顿冷却定律指出,当系统与环境的温度差不大时(不超过25℃),系统温度变化率与系统温度和环境温度之差成正比[1]。
2 等效绝热法
图1(a)为“混合法测定冰的熔化热”实验中的水温随时间的变化曲线(A-B-C-D-E),在B点所示时刻向温水中投入冰块,水温随着冰块的熔化而不断下降(B-C-D),在绝热情况下,冰块吸收的热量等于温水放出的热量,根据热量平衡关系式即可求出冰的熔化热[2]。图1(b)为“混合法测金属比热容”实验中水温随时间的变化曲线(A-B-C-D-E),在B点所示时刻在低温的水中投入高温的金属块,随着金属块的冷却,水温逐渐升高(B-C-D),在绝热情况下,金属块放出的热量等于水吸收的热量,同样,根据热量平衡方程可求出金属的比热容。……
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