薛玉琪,何振辉

(中山大学 物理与天文学院，广东 珠海 519082)

冰的熔化热测量主要涉及温度测量和量热技术两大热学实验的基本问题. 量热学[1]以热力学第一定律(能量守恒定律)为理论基础，所研究的范围是如何计量物质系统随温度变化、相变、化学反应等过程中吸收或放出的热量. 量热学的常用实验方法有混合法[2]、稳流法[3]、冷却法[4]、电热法[5]等.

混合法是测量冰的熔化热实验的常用方法，但教学实践表明，用铝杯为量热器测量冰的熔化热，其精度一直较低. 即使采用了温度响应较快的热电偶以及计算机自动记录温度变化，增加了冰快速熔化过程中的温度数据点，但按原有方案所测量的冰熔化热仍然偏低，约20%. 分析原教学实验装置(DH4613)[6]，其铝杯量热器周围的隔热体因过于复杂且认为隔热效果足够好而没有被考虑在物理模型中，从而导致模型与实验对象不能对应. 随着工业化水平的提高，家用真空杯的保温能力可达到在数十分钟时间内，温度传感器读数不发生变化；此外，真空杯简单的结构有利于学生理论联系实际. 本文设计了用真空杯替代原铝杯及其隔热体的实验方案，并分析了实验误差的来源，经过1个学期，对学生实验结果进行统计分析和对比，并选择最优实验方案开展实验教学. 实验结果表明，采用真空杯作为量热装置，减小了热量散失对测量的影响，同时为学生测量量热器的热质量提供了研究空间，最终验证了……