專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型比熱容測(cè)定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及以混合法測(cè)定固體或液體比熱容的儀器裝置，尤其是使用于物理實(shí)驗(yàn)的儀器裝置。
背景技術(shù)：
采用混合法測(cè)定固體或液體比熱容的儀器，目前使用最普遍的是量熱器。量熱器由保溫筒、內(nèi)筒、溫度計(jì)、攪拌器等組成。利用熱平衡原理進(jìn)行測(cè)量。在絕熱容器內(nèi)，高溫物體放出的熱等于低溫物體吸收的熱量。在保溫筒內(nèi)，以已知比熱容的水作為低溫物體，投入高溫物體(鉛?；蜚~塊)，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)，即可求出高溫物體的比熱容。由于儀器達(dá)到熱平衡的熱交換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)外散熱較多；保溫筒和內(nèi)筒等吸熱較大，使熱損失增加；水的導(dǎo)熱性較差，吸熱后雖經(jīng)攪拌，溫度分布仍不很均勻，造成水溫測(cè)量不準(zhǔn)；還有些較大的熱損失(如高溫物體入水之前的散熱損失)難以估算。以上這些原因，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往誤差過(guò)大，難以滿(mǎn)足教學(xué)需要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型設(shè)想通過(guò)減少水的質(zhì)量和改變水的形狀以減少熱交換時(shí)間，從而降低散熱損失，同時(shí)改善水的溫度分布均勻性，以便準(zhǔn)確測(cè)定水溫；設(shè)想采用導(dǎo)熱性能良好的金屬材料作為高溫物體，同時(shí)分別在高、低溫物體上設(shè)置溫度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量和顯示高、低溫物體的溫度，從而便于估算熱損失。且為大幅度增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提供了可能。本實(shí)用新型儀器主體部分如圖1所示，由加熱塊(3)、承物盤(pán)(5)、保溫筒(6)等主要部件組成。加熱塊和承物盤(pán)由同一種導(dǎo)熱性能良好的金屬材料構(gòu)成，其內(nèi)部分別設(shè)置溫度傳感器。加熱塊頂部有提手(I)，保溫筒蓋(2)松套在提手上，提手、保溫筒、保溫筒蓋皆由隔熱材料構(gòu)成。加熱塊、承物盤(pán)與保溫筒之間留有間隙，利用空氣提升隔熱效果。實(shí)驗(yàn)時(shí)，承物盤(pán)內(nèi)放入已知質(zhì)量的一薄層水，它們作為低溫物體。加熱塊作為高溫物體，在另置的加熱器上加熱后，置于承物盤(pán)沿，上下蓋合，將水包裹于中。其中心凸起部分與水接觸，大部分熱量由此直接傳輸給水，另有部分熱量則通過(guò)承物盤(pán)盤(pán)沿和盤(pán)面?zhèn)鬏斀o水。保溫筒蓋此時(shí)與保溫筒閉合以隔熱。溫度顯示器則始終顯示高、低溫物體的溫度。當(dāng)高、低溫物體的溫度一致后，繼續(xù)觀測(cè)溫度的下降狀況，可據(jù)此估算系統(tǒng)對(duì)外界的散熱損失。測(cè)得高溫物體(加熱塊)和與之相同材質(zhì)的承物盤(pán)的比熱容后，在承物盤(pán)內(nèi)放入其它液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)，可用同樣方法測(cè)出其比熱容。本實(shí)用新型主要特點(diǎn)1、達(dá)到熱平衡時(shí)間大幅減少，使系統(tǒng)對(duì)外界的散熱損失隨之明顯降低。2、對(duì)一薄層水的兩面同時(shí)進(jìn)行較均勻的熱交換，使得水溫的分布均勻性良好，水溫測(cè)量準(zhǔn)確度得到顯著提高。3、加熱塊內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，可即時(shí)記錄溫度，避免了其由加熱器到保溫筒的路途中產(chǎn)生的較大的又難以估算的熱損失。4、采用兩個(gè)溫度傳感器同時(shí)顯示高、低溫物體的溫度，使本儀器在高、低溫物體溫度未達(dá)到一致之前，也能根據(jù)高、低溫物體各自的溫度變化，計(jì)算出物體的比熱容。由于以上特點(diǎn)，使本儀器的測(cè)量精度大為提高，誤差一般不大于5 %，測(cè)試結(jié)果相當(dāng)穩(wěn)定。且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也可增加。

附圖1為儀器主體剖面圖。附圖標(biāo)注1是加熱塊提手；2是保溫筒蓋；3、加熱塊；4、液體、5、承物盤(pán)；6、保溫筒。
具體實(shí)施方式
以鋁或鋁合金制作加熱塊和承物盤(pán)。承物盤(pán)深度不大于20mm以保證液體較簿，內(nèi)部溫度分布均勻。以有機(jī)玻璃制作保溫筒和保溫筒蓋，達(dá)到良好的絕熱效果。另設(shè)一加熱臺(tái)，對(duì)加熱器進(jìn)行加熱。將已知重量的水倒入置放在保溫筒內(nèi)的承物盤(pán)。待加熱塊達(dá)到預(yù)定溫度，關(guān)掉加熱開(kāi)關(guān)，將其提起，置于承物盤(pán)上方。記下加熱塊和承物盤(pán)合到一起前一瞬間各自的溫度，然后將兩者合到一起。以后每隔一定時(shí)間(如10秒)記錄一次加熱塊和承物盤(pán)的溫度。兩者溫度達(dá)到一致時(shí)，即以此溫度作為系統(tǒng)的平衡溫度。再延續(xù)紀(jì)錄溫度3-5分鐘以估算系統(tǒng)對(duì)外散熱量。如果跟計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，則可連續(xù)地顯示出高、低溫物體的溫度變化曲線，清楚地顯示出熱交換過(guò)程中各方的溫度隨時(shí)間的變化狀況。測(cè)得加熱塊和承物盤(pán)的比熱容后，可用同樣方法測(cè)其它液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)的比熱容。
權(quán)利要求1.一種比熱容測(cè)定儀，由加熱塊(3)、承物盤(pán)(5)、加熱臺(tái)、保溫筒(6)等主要部件組成，加熱塊、承物盤(pán)置于直立的保溫筒中；其特征是熱交換時(shí)，加熱塊和承物盤(pán)上下蓋合，將低溫物體包裹于其中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種比熱容測(cè)定儀，其特征是加熱塊(3)和承物盤(pán)(5)由鋁或鋁合金材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種比熱容測(cè)定儀，其特征是保溫筒￠)由有機(jī)玻璃材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種比熱容測(cè)定儀，其特征是加熱塊(3)和承物盤(pán)(5)內(nèi)都分別設(shè)置有溫度傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種比熱容測(cè)定儀，其特征是承物盤(pán)(5)深度不超過(guò)20mm。
專(zhuān)利摘要一種比熱容測(cè)定儀，由加熱塊、承物盤(pán)、保溫筒、加熱臺(tái)等主要部件組成。用混合法測(cè)量液體或固體的比熱容。通過(guò)改變待測(cè)液體質(zhì)量和形狀，在高低溫物體上分別設(shè)置溫度傳感器等辦法，大幅度縮短熱交換時(shí)間以減少對(duì)外散熱總量，并避免了一些難以估算的熱損失。從而大大提高了實(shí)驗(yàn)精度和穩(wěn)定性，并增加了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
文檔編號(hào)G01N25/20GK202903710SQ20122011498
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者趙敏, 強(qiáng)曉明, 章韋芳, 郭夢(mèng)非, 許蔚翰, 李志 , 包迪 申請(qǐng)人:合肥師范學(xué)院