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用本实验装置测量水的比汽化热可能产生哪些误差

发布时间:2021-02-25 15:50:27

1. 液体比汽化热测量中,测量温度为什么要用集成温度传感器它比用水银温度计有什么优点

电子温度计与水银温度计

2. 实验误差有哪些因素造成

测量时,由于各种因素会造成少许的误差,这些因素必须去了解,并有效的解决,方可使整个测量过程中误差减至最少.测量时,造成误差的主要有系统误差和随机误差,而系统误差有下列情况:误读、误算、视差、刻度误差、磨耗误差、接触力误差、挠曲误差、余弦误差、阿贝 (Abbe) 误差、热变形误差等.系统误差的大小在测量过程中是不变的,可以用计算或实验方法求得,即是可以预测,并且可以修正或调整使其减少.这些因素归纳成五大类,详细内容叙述如下:
1.人为因素
由于人为因素所造成的误差,包括误读、误算和视差等.而误读常发生在游标尺、分厘卡等量具.游标尺刻度易造成误读一个最小读数,如在10.00 mm处常误读成10.02 mm或9.98 mm.分厘卡刻度易造成误读一个螺距的大小,如在10.20 mm常误读成10.70 mm或9.70 mm.误算常在计算错误或输入错误数据时所发生.视差常在读取测量值的方向不同或刻度面不在同一平面时所发生,两刻度面相差约在0.0.4 mm之间,若读取尺寸在非垂直于刻度面时,即会产生 的误差量.为了消除此误差,制造量具的厂商将游尺的刻划设计成与本尺的刻划等高或接近等高,(游尺刻划有圆弧形形成与本尺刻划几近等高,游尺为凹V形且本尺为凸V形,因此形成两刻划等高.
2.量具因素
由于量具因素所造成的误差,包括刻度误差、磨耗误差及使用前未经校正等因素.刻度分划是否准确,必须经由较精密的仪器来校正与追溯.量具使用一段时间后会产生相当程度磨耗,因此必须经校正或送修方能再使用.
3.力量因素
由于测量时所使用接触力或接触所造成挠曲的误差.依据虎克定律,测量尺寸时,如果以一定测量力使测轴与机件接触,则测轴与机件皆会局部或全面产生弹性变形,为防止此种弹性变形,测轴与机件应采相同材料制成.其次,依据赫兹 (Hertz) 定律,若测轴与机件均采用钢时,其弹性变形所引起的误差量
应用量表测量工件时,量表固定于支持上,支架因被测量力会造成弹性变形,如图2-4-3所示,在长度 的断面二次矩为 ,长 的支柱为 ,纵弹性系数分别为 、 ,因此测量力为P时,挠曲量 为 .为了防止此种误差,可将支柱增大并尽量缩短测量轴线伸出的长度.除此之外,较大型量具如分厘卡、游标尺、直规和长量块等,因本身重量与负载所造成的弯曲.通常,端点标准器在两端面与垂直线平行的支点位置为0.577全长时,其两端面可保持平行,此支点称之为爱里点 (Airey Points) .线刻度标准器支点在其全长之0.5594位置,其全长弯曲误差量为最小,此处称之为贝塞尔点 (Bessel Points)
4.测量因素
测量时,因仪器设计或摆置不良等所造成的误差,包括余弦误差、阿贝误差等.余弦误差是发生在测量轴与待测表面成一定倾斜角度 ,如图2-4-5所示其误差量为 ,为实际测量长度.通常,余弦误差会发生在两个测量方向,必须特别小心.例如测量内孔时,径向测量尺寸需取最大尺寸,轴向测量需取最小尺寸.同理,测量外侧时,也需注意取其正确位置.测砧与待测工件表面必须小心选用,如待测工件表面为平面时需选用球状之测砧、工件为圆柱或圆球形时应选平面之测砧.阿贝原理 (Abbe’ Law) 为测量仪器的轴线与待测工件之轴线需在一直在线.否则即产生误差,此误差称为阿贝误差.通常,假如测量仪器之轴线与待测工件之轴线无法在一起时,则需尽量缩短其距离,以减少其误差值.若以游标尺测量工件为例,如图2-4-6所示,其误差为 ,因此欲减少游标尺测量误差,需将本尺与游尺之间隙所造成之 角减小及测量时应尽量靠近刻度线.若以量表测量工件为例,如图2-4-7所示其量表之探针为球形,工件为圆柱,两轴心有偏位量 时,其接触的误差量为 .若量表之探针和工件均为平面时,若两平面倾斜一定角度 时,其接触的误差量为 如图2-4-8所示,此误差称为正弦误差.图2-4-9所示为凸轮在机构设计的误差分析图,为了减少磨损,常将从动件的端头设计成半径为 的圆球或圆柱体,两者间的压力角为 ,因此引起误差为.
5.环境因素
测量时受环境或场地之不同,可能造成的误差有热变形误差和随机误差为最显着.热变形误差通常发生于因室温、人体接触及加工后工件温度等情形下,因此必须在温湿度控制下,不可用手接触工件及量具、工件加工后待冷却后才测量.但为了缩短加工时在加工中需实时测量,因此必须考虑各种材料之热胀系数 作为补偿,以因应温度材料的热膨胀系数 不同所造成的误差.

3. 在密度的测量实验中 会有哪些误差

“测量物质密度”的实验是初中物理最主要的一个实验。下面就从误差的分类和来源两各方面来分析常见的几种实验方法中的误差产生原因和减小误差的方法。
一、、测量固体密度

(一)测量规则固体的密度:

原理:ρ=m/V

实验器材:天平(带砝码)、刻度尺、圆柱体铝块。

实验步骤:1、用天平测出圆柱体铝块的质量m;

2、根据固体的形状测出相关长度(横截面圆的直径:D、高:h),

由相应公式(V=Sh=πD2h/4)计算出体积V。

3、根据公式ρ=m/V计算出铝块密度。

误差分析:

1、产生原因:(1)测量仪器天平和刻度尺的选取不够精确;

(2)实验方法不完善;

(3)环境温度和湿度因素的影响;

(4)测量长度时估读和测量方法环节;

(5)计算时常数“π”的取值等。

2、减小误差的方法:
(1)选用分度值较小的天平和刻度尺进行测量;
(2)如果可以选择其他测量工具,则在测量体积时可以选 择量筒来测量体积。
(3)测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素,如“热 胀冷缩”对不同材料的体积影响。
(4)对于同一长度的测量,要选择正确的测量方法,读数 时要估读到分度值的下一位,且要多测量几次求平均 值。
(5)常数“π”的取值要尽量准确等。

(二)测量不规则固体的密度:

原理:ρ=m/V
实验器材:天平(带砝码)、量筒、小石块、水、细线。
实验步骤:
1、用天平测出小石块的质量m;
2、在量筒中倒入适量的水,测出水的体积内V1;
3、用细线系住小石块,使小石块全部浸入水中,测出总体积V2;
4、根据公式计算出固体密度。ρ=m/V=m/(V2-V1)

误差分析:

1、产生原因:
(1)测量仪器天平和量筒的选取不够精确;
(2)实验方法、步骤不完善;
(3)环境温度和湿度等因素的影响;

2、减小误差的方法:
(1)选用分度值较小的天平和刻度尺进行测量;
(2)测量小石块的质量和体积的顺序不能颠倒;
(3)选择较细的细线;
(4)测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素,如“水的蒸发”等因素对的体积影响。
(5)测量质量和体积时,要多测量几次求平均值。

误差分析:

1、产生原因
(1)测量仪器天平的选取不够精确;
(2)实验方法、步骤不完善;
(3)环境温度和湿度等因素的影响。

2、减小误差的方法
(1)选用分度值较小的天平进行测量;
(2)测量小石块的质量和体积的顺序不颠倒;
(3)选择较细的细线;
(4)测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素,如“水的蒸发”等因素对的体积影响、“水质(选用纯净水)” 因素对水的密度的影响等。
(5)测量质量时,要多测量几次求平均值。

四、测量液体密度
原理:ρ=m/V
方法一:
实验器材:天平、量筒、烧杯、水、盐。
实验步骤:
1、用天平测出空烧杯的质量m1;
2、在烧杯中倒入适量的水,调制出待测量的盐水,用用天平测出烧 杯和盐水的总质量m2;
3、将烧杯中的盐水全部导入量筒中测出盐水的体积V;
4、根据公式ρ=m/V=(m2-m1)/V计算出固体密度。

误差分析:

1、产生原因:
(1)测量仪器天平和量筒的选取不够精确;
(2)实验方法、步骤不完善;
(3)环境温度和湿度因素的影响;

2、减小误差的方法
(1)选用分度值较小的天平和量筒进行测量;
(2)尽量将烧杯中的水倒入量筒中;
(3)测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素,如“水 的蒸发”等因素对的体积影响。
(4)测量质量和体积时,要多测量几次求平均值。

说明:
该试验方法中因为无法将烧杯中的水全部倒入量筒中,在烧杯内壁上或多或少会残留一些水,还有不好控制水的多少,所以实验误差较大,建议一般不选择此方法测量液体密度。

方法二:

实验器材:天平、量筒、烧杯、水、盐。

实验步骤:
1、在烧杯中倒入适量的水,调制出待测量的盐水,用天平测出烧杯和盐水的总质量;
2、将适量的盐水倒入量筒中,测出量筒中的盐水的体积;
3、用天平测出剩余的盐水和烧杯的总质量;
4、根据公式ρ=m/V=(m2-m1)/V计算出盐水的密度。

误差分析:

1、产生原因:
(1)测量仪器天平和量筒的选取不够精确;
(2)环境温度和湿度因素的影响;

2、减小误差的方法
(1)选用分度值较小的天平和量筒进行测量;
(2)测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素,如“水 的蒸发”等因素对的体积影响;
(3)测量质量和体积时,要多测量几次求平均值。

附:
测量误差主要分为两大类:系统误差、随机误差。

(一)系统误差产生的原因:1、测量仪器灵敏度和分辨能力较低;2、实验原理和方法不完善等。

(二)随机误差产生的原因:1、环境因素的影响;2、实验者自身条件等。

1、选用精密的测量仪器;

2、完善实验原理和方法;

3、多次测量取平均值。

4. 测定固体导热系数时,实验装置存在哪些可能产生误差的因素

人为误差,如人流的走动等也会引起误差。 具体的分析,你可以把实验原理或设备说一下,那样能解释的更清楚, bigmonth536 金属导热系数的测定实验,

5. 液体饱和蒸汽压的测定引起本实验误差的因素有哪些

(a)
温度测定过程中产生的误差:在进行温度测定的过程中,由于搅拌器的搅拌不可能使得体系中各部分的温度达到绝对均匀。所以,通过温度测量仪测得的是测温探头附近液体的温度,此温度与饱和蒸气的温度不一定完全一致,从而使所测数据和最终计算结果与实际值间存在误差。
(b)
实验中环境条件改变产生的误差:在测量过程中,虽然采用恒温槽使得体系的温度处于恒定状态,但仍然不能完全保证测定条件没有发生变化。同时,由于实验中测定仪器直接与外界环境接触,所以当外界环境温度、大气压力和湿度改变时,测量仪器所处状态的不同可能影响其测得数据的准确性。
特别是考虑到实验中使用了较多的数字式电子测定仪器,当温度和湿度改变时,电子元件的物理化学特性(如电阻、电容、化学势等)很可能发生改变,从而导致所测得数据的误差。
(c)
测量体系的改变:在实验中认为测量体系的组成没有变化,始终为无水乙醇。但是在实际情况下,体系组成改变的可能也是存在的。具体而言,如果排气或升温过程中液体沸腾过于剧烈,可能使蒸发出的液体将仪器磨口密封用的甘油溶解,之后混有甘油的蒸汽返回体系时就可能改变体系组成,从而使体系饱和蒸气压发生变化,引入误差。为避免这一现象,升温时需随时调节活塞H,防止液体剧烈沸腾。
(d)
测量仪器的系统误差:由于测温仪器本身不可能绝对精确,实验测量过程中也可能存在由此导致的系统误差,影响结果的准确性。

6. 造成本实验误差的主要因素有哪些

测量时,由于各种因素会造成少许的误差,这些因素必须去了解,并有效的解决,方可使整个测量过程中误差减至最少。测量时,造成误差的主要有系统误差和随机误差,而系统误差有下列情况:误读、误算、视差、刻度误差、磨耗误差、接触力误差、挠曲误差、余弦误差、阿贝 (Abbe) 误差、热变形误差等。系统误差的大小在测量过程中是不变的,可以用计算或实验方法求得,即是可以预测,并且可以修正或调整使其减少。这些因素归纳成五大类,详细内容叙述如下:

1. 人为因素

由于人为因素所造成的误差,包括误读、误算和视差等。而误读常发生在游标尺、分厘卡等量具。游标尺刻度易造成误读一个最小读数,如在10.00 mm处常误读成10.02 mm或9.98 mm。分厘卡刻度易造成误读一个螺距的大小,如在10.20 mm常误读成10.70 mm或9.70 mm。误算常在计算错误或输入错误数据时所发生。视差常在读取测量值的方向不同或刻度面不在同一平面时所发生,两刻度面相差约在0.3~0.4 mm之间,若读取尺寸在非垂直于刻度面时,即会产生 的误差量。为了消除此误差,制造量具的厂商将游尺的刻划设计成与本尺的刻划等高或接近等高,(游尺刻划有圆弧形形成与本尺刻划几近等高,游尺为凹V形且本尺为凸V形,因此形成两刻划等高。

2. 量具因素

由于量具因素所造成的误差,包括刻度误差、磨耗误差及使用前未经校正等因素。刻度分划是否准确,必须经由较精密的仪器来校正与追溯。量具使用一段时间后会产生相当程度磨耗,因此必须经校正或送修方能再使用。

3. 力量因素

由于测量时所使用接触力或接触所造成挠曲的误差。依据虎克定律,测量尺寸时,如果以一定测量力使测轴与机件接触,则测轴与机件皆会局部或全面产生弹性变形,为防止此种弹性变形,测轴与机件应采相同材料制成。其次,依据赫兹 (Hertz) 定律,若测轴与机件均采用钢时,其弹性变形所引起的误差量

应用量表测量工件时,量表固定于支持上,支架因被测量力会造成弹性变形,如图2-4-3所示,在长度 的断面二次矩为 ,长 的支柱为 ,纵弹性系数分别为 、 ,因此测量力为P时,挠曲量 为 。为了防止此种误差,可将支柱增大并尽量缩短测量轴线伸出的长度。除此之外,较大型量具如分厘卡、游标尺、直规和长量块等,因本身重量与负载所造成的弯曲。通常,端点标准器在两端面与垂直线平行的支点位置为0.577全长时,其两端面可保持平行,此支点称之为爱里点 (Airey Points) 。线刻度标准器支点在其全长之0.5594位置,其全长弯曲误差量为最小,此处称之为贝塞尔点 (Bessel Points)

4. 测量因素

测量时,因仪器设计或摆置不良等所造成的误差,包括余弦误差、阿贝误差等。余弦误差是发生在测量轴与待测表面成一定倾斜角度 ,如图2-4-5所示其误差量为 , 为实际测量长度。通常,余弦误差会发生在两个测量方向,必须特别小心。例如测量内孔时,径向测量尺寸需取最大尺寸,轴向测量需取最小尺寸。同理,测量外侧时,也需注意取其正确位置。测砧与待测工件表面必须小心选用,如待测工件表面为平面时需选用球状之测砧、工件为圆柱或圆球形时应选平面之测砧。阿贝原理 (Abbe’ Law) 为测量仪器的轴线与待测工件之轴线需在一直在线。否则即产生误差,此误差称为阿贝误差。通常,假如测量仪器之轴线与待测工件之轴线无法在一起时,则需尽量缩短其距离,以减少其误差值。若以游标尺测量工件为例,如图2-4-6所示,其误差为 ,因此欲减少游标尺测量误差,需将本尺与游尺之间隙所造成之 角减小及测量时应尽量靠近刻度线。若以量表测量工件为例,如图2-4-7所示其量表之探针为球形,工件为圆柱,两轴心有偏位量 时,其接触的误差量为 。若量表之探针和工件均为平面时,若两平面倾斜一定角度 时,其接触的误差量为 如图2-4-8所示,此误差称为正弦误差。图2-4-9所示为凸轮在机构设计的误差分析图,为了减少磨损,常将从动件的端头设计成半径为 的圆球或圆柱体,两者间的压力角为 ,因此引起误差为。

5. 环境因素

测量时受环境或场地之不同,可能造成的误差有热变形误差和随机误差为最显着。热变形误差通常发生于因室温、人体接触及加工后工件温度等情形下,因此必须在温湿度控制下,不可用手接触工件及量具、工件加工后待冷却后才测量。但为了缩短加工时在加工中需实时测量,因此必须考虑各种材料之热胀系数 作为补偿,以因应温度材料的热膨胀系数 不同所造成的误差。常用各种材料的热膨胀系数如表2-4-2所示。

7. 急求一份水汽化热的测量实验报告

二、教学目的实验名称 测定水的汽化热

四、实验原理
在一定的外部压强下,液体总是在一定的温度下沸腾,在沸腾过程中,虽然对它继续加热,但液体的温度并不升高。可见,在把液体变成汽体时,要吸收热量。为此引进汽化热这个物理量,来表示在一定温度及压强下,单位质量的液体变成同温度的汽所需要的热量,即:
反过来,当汽体重新凝结成液体时就会放出热量。所放出的热量跟等量的液体在同一条件下汽化时所吸收的热量相同。即:汽化热=凝结热
由此,本实验通过测定出水蒸汽在常压条件下凝结热,从而根据上式,间接得到水在沸点(100℃)时的汽化热。
蒸汽从发生器出来,经玻璃管进入量热器内筒中凝结成水,放出热量,使量热器内筒和水的温度由初温升到,设凝结成水的蒸汽质量为,蒸汽由℃变到℃的有个中间转化过程,那就是℃的水蒸气首先转化成℃的水,这时要放出热量,即凝结热;然后℃的水再与冷水混合,最终达到热平衡,平衡温度为℃,这时要放出热量,
则总的放热量就是
设量热器和水的质量分别为、,比热分别为、。则量热器、水所得到的热量(不考虑系统的对外散热):
式中由热平衡方程式
则 (1)
【散热修正】:上述讨论是假定量热器与外界无热量交换时的结论.实际上只要有温度的差异就必然要有热交换存在,因此必须考虑如何防止散热或对散热进行修正。
本实验中热量的散失主要是蒸汽通入盛有水的量热器中,混合过程中量热器向外散失的热量,由此造成混合前水的初温与混合后水的终温不易测准.为此,根据牛顿冷却定律来修正温度。
在实验中作出水的温度-时间曲线,如图ABGCD所示,AB段表示混合前量热器及水的缓慢升温过程(由于其温度比室温低引起的);BC段表示混合过程;CD段表示混合后的冷却过程.过G点作与时间轴垂直的一条直线交AB、CD的延长线于E和F点,使面积BEG与面积CFG相等,这样,E和F点对应的温度就是热交换进行无限快时的温度,即没有热量散失时混合前、后的初温1和终温 (隔5~10s测一个点)。

五、实验仪器
通DM-T数字温度计、LH-1量热器、WL-1物理天平、蒸馏烧瓶、电炉、秒表、毛巾等。

六、实验内容与步骤
1、将内筒擦干净,用天平称出其质量m1。
2、内筒中装入适量的从冰箱中取出预先备好的冷水(约低于室温10℃,占内筒容积2/3),用天平称得内筒和水的质量M+m1。
3、将内筒置于量热器中,盖好盖子,插好温度计,开始计时,观察并记录温度变化(如每隔10s记录一个数据),记录6-8个点,确定初始温度t1。
4、与此同时,将蒸汽发生器通电加热至水完全沸腾剧烈的发出蒸汽。
5、初始温度t1确定后,擦干出气口的水滴,将其导入量热器,使蒸汽凝结并混合完成热交换,快到θ时,取下量热器,每隔10s记录一个数据,当温度达到最高值时,即为平衡温度θ。(θ=2θ环- t1 这里的θ值只是理论估算,不能作为实验结果)
6、用天平称出汽后总质量M1。
7、实验完毕,整理仪器,处理数据。

七、数据表格及数据处理
【已知参数】:水的比热容c=4.186×103J/kg·℃,内筒(铁)的比热容为c1=0.448×103J/kg·℃,水的汽化热参考值L=2.2597×106J/kg
表格一 实验主表格
名称 内筒质量 内筒+水质量 汽后总质量 初始温度 平衡温度 环境温度 沸点温度
符号单位 m1(g) M+m1(g) M1(g) t1(℃) θ(℃) θ环(℃) t2(℃)
数值

8. 测量水的汽化热有哪些方法

液体汽化热的测定方法步骤

通常采用混合法测定液体在大气压强下的汽化热,通过测量水蒸汽充入水中凝结时放出的热量来间接地测量水的比汽化热。

注意事项:

1、没有很好地应用抵偿法。这一般是没有及时停止通汽,致使热量散失较多,这种情况在学生实验中很容易发生。
2、通汽管道带入水滴。这主要是指蒸汽通过管道时在管道内壁凝结成水滴流入量热杯中。另外还包括下面两种情况:一是往烧瓶中加水时水很容易进入烧瓶里面的玻璃管和橡皮管,粘附在管壁上,粘附的水滴虽然不多,但是其温度与室温近似相等,不同于蒸汽凝结成的水滴的温度接近100℃;二是虽然加热电炉的功率可以调节,但学生实验中发现加热时烧瓶中的水有时也会过激沸腾进入玻璃管,流入量热杯中,这往往会带来很大的误差。
3、搅拌时溅出了水,胶管、传感器带出了水。
4、水温调得过低,致使量热杯外结露。
5、测温不准,如还未达平衡就读数。
6、调水温时把保温杯中的冰块加入到量热杯中,冰块未全部融化就充入蒸汽。
7、水未沸腾就通入蒸汽。
8、水蒸汽经过一段管道,充入水中时温度低于100℃,而计算时 取100℃。

操作步骤:

在量热器的量热杯内装上质量为的水,铝质的量热杯和搅拌器的质量为,水和量热杯、搅拌器的初温为 ,然后往水中通入质量为 、温度为 (接近l00℃)的水蒸汽,Z终达到平衡温度 ,忽略与外界的热交换,由热平衡可得水的比汽化热。

9. 实验压强增大时,水的比汽化热如何变化为什么

汽化热是温度的函数,温度升高,汽化热减小。
压强和温度在独立水体系版中属于随动关系,如果正在发生权正常汽化的体系,受到外来做功,压强上升,相当于发生液化,这个时候要继续发生汽化就必须吸收足够的热量,和压强相互匹配。
至于变化的原因,在于,随着压强增大,温度升高,气液两相的物理性质差异会越来越小,仅仅只是相态的区别,当到达临界平衡时,汽化热就变成了零,也就是不存在意义了。

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