[发明专利]一种采用消除法测量液体比热容的方法

说明书

本发明属于物理学领域，涉及一种物理实验方法，具体涉及一种采用消除法测量液体比热容的方法，本发明基于比较法做出了改进，增加了第三组比较对象，构成二元一次方程组，对c₁和S进行求解，即可测出待测液体的比热容c₁。本发明结构简单，器材组件现有的实验室可以轻易组装搭配，大大降低了成本，便于实验或观察教学；测量的物理量少，通过最终的公式推导，只需要记录每次前后温度，以及三组量热器中液体质量，大大减少了计算量，计算方便；缩减了计算步骤，减去了多次计算后所带来的计算误差，为实验的准确性和可靠性提供了充分保障。

技术领域

本发明属于分析测量装置领域，涉及一种液体比热容测量方法，具体涉及一种采用消除法测量液体比热容的方法。

背景技术

比热容(Specific Heat Capacity，符号c)，简称比热，亦称比热容量，是热力学中常用的一个物理量，表示物体吸热或散热能力。比热容越大，物体的吸热或散热能力越强。它指单位质量的某种物质升高或下降单位温度所吸收或放出的热量，其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文[J/(kg·K)]，即令1KG的物质的温度上升1开尔文所需的能量。

比热容的测量是物理学的基本测量之一，属于量热学的范畴。量热学在许多领域都有广泛应用，特别是在新能源的开发和新材料的研制中，量热学的方法是不可缺少的。其中，针对液体比热容的测量方法有很多，如混合法、冷却法、比较法(用待测比热容与已知比热容比较得到待测比热容的方法)、电热法等等。

现有的测量方法主要存在以下缺点：(1)测量原理相对复杂，涉及的技术手段多，需要测量的物理量多，后期计算量大，操作和学习者理解困难。(3)实验测量结果中，需要依次计算量热器中的内筒、搅拌器、加热电阻丝、温度计等材料吸取的热量，需要单独测量内筒、搅拌器、加热电阻丝的质量，还要测量温度计没入液体中体积等参数，计算量大，另外，交叉计算后会使得实验测量结果的误差进一步增大。

专利CN104990954A公开了一种液体比热容实验测量系统，是一种可以较为准确的测量不同种类流体比热容的测量系统，由加热系统、温度测量系统和实验误差修正系统组成。加热系统由从上至下分布四层的加热丝、搅拌器、稳压器、电流电压表组成；温度测量系统由从上至下分布四层的测温热电偶、样品杯中心热电偶及温度数据采集装置组成；实验修正系统由搅拌器发热量修正和实验系统散热修正组成。该测量系统能均匀加热不同类别的流体，并能准确实时的检测待测液体不同区域的温度，最终通过误差修正因子对实验结果进行修正使其更加趋近真实值。上述专利虽然能够对误差进行修正，但是仍然需要单独测量内筒、搅拌器、加热电阻丝的质量，还要测量温度计没入液体中体积等参数，计算量大，不利于实际工作和学习要求。

专利CN103033533A公开一种液体比热容的测量方法包括步骤：测量得到一段时间范围内的第一量热器的初温T1和末温T′1，加热装置放出的热量Q1；以及第二量热器的初温T2和末温T′2，加热装置放出的热量Q2；得到关于D1和D2的式(a)的一组等式；加热装置放出的热量Q1和Q2分别由积分器得到；分别改变m1和m2后重复上述步骤，得到式(a)的另外一组等式；根据之前得到的式(a)的两组等式计算得到D1和D2；将得到D1、D2带入式(a)，计算得出待测液体的比热c。本发明的液体比热容的测量方法，利用积分器计算热量，通过改变待测液体的质量，既能排除了量热器本身的内筒、搅拌器等铜质材料的比热容和质量的乘积的影响，又能准确记录加热装置放出的热量Q，极大的提高了液体比热容测量的准确程度。该专利虽然能够通过消式来免去测算内筒、搅拌器、加热电阻丝、温度计等参数，但是步骤ii和步骤i不在一个完整的实验过程内，需要重新倒入新的液体，重新加热重新测量，因此，无法保证实验数据的一致性和准确性。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明提供一种采用消除法测量液体比热容的方法，具有实验装置简单，成本低，测量数据少，计算方便，误差值小的特点。