5.3.3固体比热容的测量(本文内容选自高等教育出版社《大学物理实验》)19世纪,随着工业文明的建立与发展,特别是蒸汽机的诞生,量热学有了巨大的进展。经过多年的实验研究,人们精确地测定了热功当量,逐步认识到不同性质的能量(如热能、机械能、电能、化学能等)之间的转化和守恒这一自然界物质运动的最根本的定律,成为19世纪人类最伟大的科学进展之一。从今天的观点看,量热学是建立在“热量”或“热质”的基础上的,不符合分子动理论的观点,缺乏科学内含。但这无损量热学的历史贡献。至今,量热学在物理学、化学、航空航天、机械制造以及各种热能工程、制冷工程中都有广泛的应用。比热容是单位质量的物质升高(或降低)单位温度所吸收(或放出)的热量。交换是难免的。因此要努力创造一个热力学孤立体系,同时对实验过程中的其他吸热、散热做出校正,尽量使二者相抵消,以提高实验的精度。实验原理1.混合法测比热容设一个热力学孤立体系中有n种物质,其质量分别为mi,比热容为ci(i=1,2,…,n)。开始时体系处于平衡态,温度为CT1,与外界发生热量交换后又达到新的平衡态,温度为T2。若体系中无化学反应或相变发生,则该体系获得(或放出)的热量为(1)假设量热器和搅拌器的质量为m1,比热容为c1,开始时量热器与其内质量为m的水具有共同温度T1,把质量为mx的待测物加热到T’后放入量热器内,最后这一系统达到热平衡,终温为T2。如果忽略实验过程中对外界的散热或吸热,则有(2)式中c为水的比热容。代表温度计的热容量,其中V是温度计浸入到水中的体积。2.系统误差的修正在量热学实验中,由于无法避免系统与外界的热交换,实验结果总是存在系统误差,有时甚至很大,以至无法得到正确结果。所以,校正系统误差是量热学实验中很突出的问题。为此可采取如下措施:(1)要尽量减少与外界的热量交换,使系统近似孤立体系。此外,量热器不要放在电炉旁和太阳光下,实验也不要在空气流通太快的地方进行。(2)采取补偿措施,就是在被测物体放入量热器之前,先使量热器与水的初始温度低于室温,但避免在量热器外生成凝结水滴。先估算,使初始温度与室温的温差与混合后末温高出室温的温度大体相等。这样混和前量热器从外界吸热与混合后向外界放热大体相等,极大地降低了系统误差。(3)缩短操作时间,将被测物体从沸水中取出,然后倒入量热器筒中并盖好的整个过程,动作要快而不乱,减少热量的损失。(4)严防有水附着在量热筒外面,以免水蒸发时...