PDF《热力学》

1/3 ? M 测定水在 0°C 和15°C 温度范围之间 的热膨胀 ? 演示热反常 ? 测定密度达到最大值时的温度 热力学 热膨胀 水反常 测定水密度达到最大时的温度.

UE201030 04/06 ALF 基本原理 CCE/=P5=5 水不同于其它很多物质,当温度达到约 4℃时,水的 体积开始收缩, 并 且仅在高于 4℃时才开始膨胀. 由于一定质量 的物体的密度与体积正反 比, 因此水在 4℃附近达到其密度的最 大值. 实验测定在一个带有上升管的容器中的水膨胀. 将水面上升的高 度h作为水温的一个函数进行测定.忽略处于更高温度时,玻)(4)(20???hdVV????(1) d: 管内径, V0: 容积体积 如果考虑容器的自身膨胀,方程(1) 就变成: ) (

4 )

3 1 ( ) (

2 0 ? ? ? ? ? h d V V ? ? ? ? ? ? ? ? (2) α =

1 6

10 3 .

3 ? ? ? K : 玻璃的线性膨胀系数 图1.水的相对密度关于温度的函数 图2:水反常装置 UE201030 3B SCIENTIFIC? PHYSICS EXPERIMENT 2/3 所需仪器 数量 描述

1 演示水反常的设备 U14318

1 磁力搅拌器 U11876

1 数字式温度计,单通道 U11817

1 K-型锂铬-锂插入式传感器,测量范围:-65°CC550°C U11854

1 温度计 U16115

1 塑料漏斗,d=50mm U8634700

1 管子 1m,6mm U10146

1 不锈钢杆,470mm U15002

1 带夹钳的夹具 U13253

1 三脚架 150mm U13270

1 塑料槽 T52006 蒸馏水、碎冰、食盐 实验装置 ? 首先把搅拌器放入装置中,以展示水的异常情况. ? 把提升管安装在玻璃容器中,并拧紧. ? 把浸没式传感器与数字温度计相连,把小口径的 GL 螺丝帽拧 到螺纹管的一侧,并插入浸没式传感器. ? 另外可使用标准温度计进行该实验.为使用该仪器,应把大口 径的 GL 螺丝帽在温度计上滑过,并将其安装于螺纹管的一侧. ? 把硅胶管与软管夹相连,然后连接到漏斗上. ? 把立杆安装在支架底座上.把爪钳安装在立杆上. ? 把漏斗悬架在爪钳上. ? 为了向玻璃容器中注入液体,打开旋塞,并让蒸馏水流入漏斗 中,直至水位大约达到提升管的中间位置. ? 轻轻摇动玻璃容器,除去其中存在的任何气泡. ? 关闭旋塞,取下管子,并把多余的水倒回到瓶子中. 实验程序 ? 如图

2 所示对实验装置进行安装. ? 配置碎冰和食盐的混合物,把混合物填入塑料桶中. ? 把塑料桶放在磁力搅拌器上. ? 如图

2 所示,把装置放入塑料槽中. ? 使用记号笔在提升管上对水位进行标记.记下水位和温度. ? 打开磁力搅拌器并设置为中速. ? 读取提升管中的水位 h,并绘制水位 h 与温度?对应的曲线图. ? 当温度降低至 0.5°C 以下时,应把实验装置从塑料槽中取出, 以免水结冰. 示例测量 表1: 所测定的提升管中的水位 h 与温度?的函数关系 ?(°C) h(mm) ?(°C) h(mm) 0.5 32.5 8.0 22.0 1.0 23.0 8.5 27.3 1.5 16.5 9.0 32.5 2.0 10.3 9.5 36.0 2.5 7.3 10.0 42.2 3.0 5.3 10.5 47.3 3.5 3.7 11.0 54.0 4.0 3.3 11.5 62.0 4.5 4.3 12.0 67.2 5.0 6.0 12.5 76.5 5.5 7.5 13.0 86.5 6.0 10.0 13.5 94.0 6.5 12.6 14.0 104.5 7.0 14.8 14.5 116.5 7.5 19.3 15.0 125.3 UE201030 3B SCIENTIFIC? PHYSICS EXPERIMENT 3/3 3B Scientific GmbH, Rudorffweg 8,

21031 Hamburg, Germany,www.3bscientific.com 评价 图3展示的是根据表

1 中所列数值绘制的曲线. 在0°C 条件下, 提升管中的水位 h 是通过外推法确定的.通过该数据可得出: h(0°C) = 44.7mm.使用方程 (3)即可计算水的相对密度. 图3:水深 h 关于温度? 的函数 水密度来自于下面等式(1)和(2): ) (