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量热器是什么 量热器详细解释

它是一种测量热量等的仪器,亦称“卡计”。用于测量体系在变化过程(物理的和化学的)中的热量变化(热效应)的仪器。例如物质的比热、酸碱的中和热、燃料的燃烧热、食物的燃烧值等。基本信息 中文名:量热器 外文名:calorimeter 用途:测量金属比热 构 造:恒温器、搅动器、温度计等影响因素:传导、对流、辐射设计原理:绝热量热法

产品简介

量热器用于测定热量并用以测量比热、潜热和化学反应热的仪器。最普通的结构是把一个金属杯放在另一有盖的大杯中,并插入搅拌器和温度计。两杯并不直接接触,夹层中充满不传热的物质(一般用空气),使热量不致散失或传入。内杯中放一定量的水,使它同投入的已知温度和质量的待测物体进行热交换,用搅拌器使温度迅速均匀,测量水在待测物体投入前后的温度差,就可以确定所传递的热量,并由此推算比热、潜热或化学反应热等量值。这种方法称为“混合法”。研究化学反应用的量热器,有定容和定压的两种。  

设计原理

测量低温下的热容,一般采用绝热量热法。这种方法需要有一定的热隔离,其隔离的程度必须满足温度测量、温度控制以及致冷剂使用的有效时间等。一般来说,量热器的热漏是影响量热器准确度最大的一项误差。因此设计量热器时对绝热程度的估计是一个关键问题。解决置热器恒温器的热漏问题有两种办法:(1)减小在量热器及其周围之间的传热系数;(2)减小量热器及其周围之间的温差。

传热对量热器恒温器的影响主要有三个方面:(1)传导;(2)对流;(3)辐射。量热器恒温器的周围空间抽成高真空,可以大大减少由于剩余气体传导和对流引起的热漏。因此,热漏主要来自量热器恒温器构件的热传导和辐射热。此外还有电路引线的焦耳热、机械振动,气体的吸附和退吸附等因素。  

量热器的构造

比热是物质的基本特性之一,测定物质的比热,常用的方法是用混合法。在用混合法测物质的比热时,为了减小实验误差,避免物体放出的热量传递给另外的物体,就要用到量热器。

量热器由两个铝筒(也有的是铜质的)和小木架组成。木架放在大筒内,小筒放在木架上。木架的作用是使小筒(即内筒)和大筒(即外筒)隔开。这样,由于大、小筒之间充满空气,就防止了小筒与大筒之间的热量传递(图1)。外筒口上配有一个木盖,盖上有两个小孔,一个小孔里插温度计,一个小孔里插有搅动器。

使用方法

量热器的组成部分

量热器的组成部分

(1)利用量热器测定物质的比热时,要先 用天平称出量热器和搅拌器的质量。这是因为水和投进的物体混合时,内筒也要吸收热量。在精确的实验中,必需考虑这部分热量。

(2)向内筒内灌水。水的多少要能浸没金属块。

(3)用天平称量出内筒、搅拌器和水的质量,计算出水的质量。

(4)然后,将内筒放入到大筒内的木架上。

(5)用天平称量出金属块的质量。然后将其用棉线拴住,手提棉线将金属块全部浸入盛热水的烧杯中,用酒精灯将热水烧到沸腾,使金属块跟沸水具有相同的温度。

(6)用温度计测出内筒中水的初始温度。

(7)手提棉线,将金属块提出,迅速放到量热器内筒里,立即加盖、搅拌。同时,将温度计插入到上盖的孔中测筒内水温的变化。待水温不再上升时,记下最高温度。这就是混合后的共同温度。

(8)利用测得的数据,根据热平衡方程,就可以算出金属块的比热。  

测金属比热

在了解产生误差的各种因素的基础上,应采取适当的措施。整个实验产生的误差,可以有这样三个方面:一是在称量水和铜块的质量时产生误差;二是在测量水和铜块的初温度和混合后的温度时产生误差;三是在测量过程中热量的损失或吸收产生误差。

针对以上误差产生的原因,我们应该注意以下几点:

(1)为了减少用天平测铜块和水质量时产生的系统误差,应在称量前对天平作校准;

(2)测水的初始温度,要在放进铜块前几秒钟进行,而在测铜块的初始温度时,一定要在沸水中加热数分钟后才能取出,时间过短铜块内外的温度可能不一致,就会引起误差。若采用钢片或铜丝(绕成圈)做实验,则可减少加热时间。在测铜块和水的混合温度时,需将铜块迅速投进小筒中的水里,把木盖盖好,用搅动器搅动,读取最高温度,即为混合后的温度。

(3)为了减少量热器热量向周围空气的散失,混合温度不要超过室温过多。  

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