CN206931276U - 比热容实验仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种比热容实验仪。它包含内部带有直流稳压电源的主机。保温箱内带有电热器、风扇、温度传感器。电热器与加热电源输出插口电连接，风扇与主机电连接，保温箱内带有支架，支架上放有待测物质或容器，保温箱上带有门。它解决了现有技术中的比热容实验仪液体和固体的比热容测量不通用问题。本实用新型用于大学物理实验中的液体、固体、气体的比热容测量实验，一机多用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种大学物理实验仪器，尤其指一种比热容实验仪。
背景技术
物质的比热容测量是大学物理实验的一个重要实验项目。在现有技术中的该类实验仪器，气体、固体、液体比热容的测量要采用不同的测量仪器和方法。比如：固体比热容的测量采用混合法，温度不同的物体接触之后，热量将由高温物体传给低温物体。如果在接触过程中与外界没有热交换，最后将达到均匀稳定的平衡状态，系统具有相同的温度。在这个过程中，高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量，然后基于这个原理推导出计算公式，这称为热平衡原理测量法。液体比热的测定，常用电流量热器法。这种方法要求对水和待测液体进行测量时具有完全相同的外界条件（环境），并且是以比热已知的水作为比较对象，它运用了物理实验中常用的比较测量法。这两种方法各有其特点，但是测量的物质具有局限性，使用的实验仪器不同，某种仪器对固体和液体或气体不通用。正因为上述原因，测量气体、液体、固体的比热容要分别购买不同的仪器才行，这就增加了购置实验仪器的费用，多个实验仪器占用的实验室空间也大。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种即可测量固体的比热容、又可测量液体或气体的比热容、并且使用方便的比热容实验仪。
为了实现上述目的，本实用新型包含主机1，保温箱11内带有电热器7、风扇8、温度传感器13，电热器7与加热电源输出插口6电连接，风扇8与主机1电连接，保温箱11内带有支架9，支架9上放待测物质10，保温箱11上带有门12。为了使得保温箱11内的热传递良好，电热器7和风扇8都安装在支架9的下方。
为了调节电热器7的加热功率和监测保温箱11内的温度，在主机1上还带有加热功率调节旋钮5、温度计4、电流表3、电压表2，温度计4与温度传感器13电连接。
为了可以测量气体的比热容，保温箱（11）内还带有可压缩封口的容器。
本实用新型的有益效果是: 另辟蹊径，提出了一种新的物质比热的测量方法和仪器结构，有利于培养学生创新意识和能力。本实用新型既可测量固体的比热、也可测量液体和气体的比热，一机多用，为实验教学提供了一种使用方便的实验仪器，省去了分别购买多种仪器的麻烦和减少了费用支出。本实用新型还可以测量生物组织（比如土豆、粮食、肉类等等）的比热容，为生物物理甚至医学研究提供了一种检测手段。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
附图标记：1. 主机；2. 电压表；3. 电流表；4. 温度计；5. 加热功率调节旋钮；6.加热电源输出插口；7. 电热器；8. 风扇；9. 支架；10. 待测物质；11. 保温箱；12. 门；13.温度传感器。
具体实施方式
在图1中，主机1内部包含给电热器7提供电加热用的大功率可调直流稳压电源，还包括给风扇8提供电源的风扇电源，还包括给温度计4提供直流电的稳压电源。大功率可调直流稳压电源电路内的电压调节电位器上的旋钮安装在主机1的面板上，构成了加热功率调节旋钮5。保温箱11内带有电热器7、风扇8、温度传感器1。电热器7与加热电源输出插口6电连接，风扇8与主机1电连接。保温箱11内带有支架9，支架9上放有待测物质10。保温箱11上带有门12。
为了调节电热器7的加热功率，在主机1的面板上还安装加热功率调节旋钮5。主机1的面板上还带有温度计4、电流表3、电压表2。温度计4与温度传感器13电连接。其中电流表3、电压表2是接入大功率可调直流稳压电源电路的，用于检测提供给电热器7的电流、电压数值。温度计4则用来检测保温箱11内的温度。主机1的供电电源由220V市电通过电源插头提供。
如果要测量液体的比热容，可用一个杯子，把待测液体倒入该容器内来测量，并且该杯子对所盛液体的比热容测量结果的影响，也可通过后面叙述的方法（也即把空杯子先放入保温箱11内，测量不加待测液体情况下的实验数据，此时该空杯子就成了保温箱11内的各种吸热物体的其中一个了）排除它的影响。如果要测量生物组织比如土豆之类的体积大的物体，由于生物组织导热率相对于金属而言低很多，因此，应把生物组织切成片状，再片和片之间有间隔地放入保温箱11内的支架9上。
本实用新型还可用来测量压缩气体的比热容。方法是选择的容器为可压缩封口的容器，把待测气体充入该容器内就可测量该气体的比热容。在可压缩封口的容器的瓶口处安装三通阀，三通阀分别接气压表、瓶口、待测气体源，当瓶内气压符合要求后关闭瓶口处的阀门，取下气压表和气体源就可把气瓶放入保温箱11内进行测量。
风扇8可采用电子仪器内部散热常用的小12V直流风扇，但是要适当降低电压以降低其转速。支架9可用网状的金属制成并且搁置在保温箱11内壁下侧的凸起支架撑上。电热器7和风扇8都安装在支架9的下方以使得保温箱11内的热传递良好。保温箱11中的保温材料可用现有技术中的聚氨酯发泡塑料制作。
为了防止温升过高而损坏保温箱11，电热器7在保温箱11内的电路中还串联一个现有技术中的双金属片结构的55-65度温度自动断路式保护开关，当温度超过55-65摄氏度会自动断电，低于55-65度自动接通。
测量物质比热容的方法是：在隔热性能好的保温箱内，安装一个电加热器。在不放被测物质和放入被测物质的前后两次测量过程中，前后两次测量在保温箱内电加热功率不变、保温箱内温差不变的前提下，测量保温箱不放待测物质时升高一定温差时消耗的电加热电功，再测量保温箱内放入待测物质后，升高同样的温差消耗的电功将升高，前后两次消耗的电功之差就是放入待测物体的吸热引起的（前后两次消耗的电功之差的公式推导过程中，消除了整个保温箱内所有物质的吸热对待测物质比热容测量的影响，也即去除了保温箱内壁、保温箱内空气、杯子、电热丝等所造成的影响），再测出待测物体的质量，就可计算出待测物体的比热。测量电加热电功用的计时器，可外配秒表用于计时，也可在主机1的面板上安装计时器。
利用物理学中比热容的基本计算公式和能量守恒定律，可推出适用与本发明的待测物质的比热容C的计算公式：C=IUΔt/mΔT ，其中I、U分别为电热器7的工作电流和电压，Δt为电加热时间，ΔT为保温箱11内升高的温度（要求保温箱11内不放入或放入待测物质10这两种情况下，ΔT要保持不变），m为待测物质的质量，可用天平测出。公式中的/ 号左面全为分子，/ 号右面全为分母。
由上述可见，本实用新型既可测量固体的比热容、又可测量液体和气体的比热容，还可测量各类生物体组织，一机多用。
Claims (4)
1.一种比热容实验仪，包含主机（1），其特征是保温箱（11）内带有电热器（7）、风扇（8）、温度传感器（13），电热器（7）与加热电源输出插口（6）电连接，风扇（8）与主机（1）电连接，保温箱（11）内带有支架（9），支架（9）上放有待测物质（10），保温箱（11）上带有门（12）。
2.按权利要求1所述的比热容实验仪，其特征是主机（1）上带有加热功率调节旋钮（5）、温度计（4）、电流表（3）、电压表（2），温度计（4）与温度传感器（13）电连接。
3.按权利要求1所述的比热容实验仪，其特征是电热器（7）和风扇（8）都安装在支架（9）的下方。
4.按权利要求1所述的比热容实验仪，其特征是保温箱（11）内还带有可压缩封口的容器。
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| CN107067905A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-08-18 | 德州学院 | 气液固体通用的比热容实验仪 |
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