热功当量测量仪

1.一种热功当量测量仪，在一个绝热容器内设置有加热装置，测温装置，在仪器的机箱内还设有质量计量装置，以及计量加热所用电能的电工计量装置，其特征在于：所述的加热装置为高密度的单端加热管(2)，温度测量包括有温度传感器的数字测温器，质量测量为电子天平，计时为数字计时器。

热功当量测量仪\n技术领域\n[0001] 本实用新型一般涉及一种物理实验装置，特别是测量计算热力学的多个参数所用的装置。\n背景技术\n[0002] 在物理实验装置中，尤其是热力学实验装置中，经常要涉及测定物质的热功当量和物质的比热容实验，也涉及测量热学系统的散热系数及研究其温升规律的实验，通过实验装置获得一些参数值，如总热量Q，加热装置所耗去的能量W＝Iut，其中I为电流强度，u为电压，t为加热时间(单位为秒)，以及可用温度计测出的温度T，已知物质的比热容C等，再利用一些热力学基本规律公式，通过计算就能获得所需要的热学参数。\n[0003] 公知的实验仪为电热法热功当量测量仪，在一个绝热容器内设置有加热装置，测温装置，在仪器的附属装置中有质量计量装置，以及计量加热所用电能的电工计量装置，具体如图1所示，M与B分别为量热器的内外两个圆筒，C为绝缘垫圈，D为绝缘盖，J为两个铜金属棒，用以引入加热电流，F是绕在绝缘材料上的加热电阻丝，G是搅拌器，H为温度计，E为稳压电源。公知的热功当量测量仪器主要存在的不足有；第一，电流做功由电阻丝通电发热来实现，使用中发现电阻丝与电极连接处由于接触电阻大，发热多，加上电极与电阻丝在高温水中容易氧化，所以电阻丝经常被烧断，由于电极生锈更换电阻丝很困难。第二，仪器测温使用的是玻璃温度计，由于玻璃温度计刻度密，最小分度是1℃，所以读数困难并且误差较大，特别是测热学系统的散热系数时误差就更大。第三，加热时间公知仪器使用的是秒表计时，计时器没有和仪器做成一体，管理不方便，读数也困难。第四，公知仪器的质量测量使用的是物理天平，天平调节困难，质量测量时间长。\n实用新型内容\n[0004] 本实用新型的目的在于提供一个能克服公知技术缺点，使用更可靠，读数更方便，结构更合理的热功当量测量及系统散热系数测量的测量仪器。\n[0005] 为实现上述目的，本实用新型的方案为：在一个绝热容器内设置有加热装置、测温装置，在仪器的机箱内还设置有质量计量装置，以及计量加热所用电能的电工计量装置，其特别之处在于：所述的加热装置为高密度的单端加热管，温度测量为包括有温度传感器的数字测温器，质量测量为电子天平，计时为数字计时器。\n[0006] 上述装置使加热功率稳定，测量值精度高，同时质量测量变得简单并且准确，仪器同时将计时器与整个测量仪器做成一体，管理方便，读数也容易，从而实现了本实用新型的目的。\n[0007] 下面结合图示及实施例对方案作更详细的说明。\n[0008] 附图说明\n[0009] 图1为公知电热法热功当量测量装置；\n[0010] 图2为热功当量测量仪。\n[0011] 具体实施方式\n[0012] 如图2所示，本方案的热功当量测量装置包括一个绝热加热装置，其中设有数字温度计1，高密度的单端加热管2，搅拌器3，绝缘盖4，玻璃杯5，绝热层6，不锈钢外壳7，需加热的水8，测量装置9(包括数字式稳压电源，数字温度计，电子计时器)，电子天平10，量筒11。数字温度计实现数字测温，精度比公知仪器更高，测量更方便，电加热采用高密度的单端加热管2实现，功率稳定系统升温速度快，仪器使用寿命大大延长，电子计时器与测量装置9做成一体管理方便读数也容易，用电子天平10称玻璃杯和水的质量方便准确，使用效果好，量筒11用来测量温度传感器寖入水中的体积。\n[0013] 用上述获得的参数计算物质的热功当量：\n[0014] 1840年焦耳发现，导体内通以稳定电流后，产生的热量Q同电流强度I的二次方、导线电阻R及通电的时间T成正比，即同电流所作的功W成正比\n[0015] W＝JQ (1-1)\n[0016] 比例系数J表示产生1卡热量所需作的功，称热功当量。\n[0017] 利用上述公式用电热法测热功当量\n[0018] 强度为I安培的电流在t秒内通过电热丝，电热丝两端的电位差为U伏特。则电场力做功为\n[0019] W＝IUt (1-2)\n[0020] 这些功全部转化为热量，此热量可以用量热器来测量。设m1表示绝热加热装置的玻璃钢杯5和搅拌器3，C1表示其比热。m2表示绝热层6和不锈钢外壳7的质量，C2表示其比热。m3表示量热器内圆筒中水的质量，C3表示水的比热，V表示温度计沉入水中的体积，T0表和Tf表示水的初始温度和终止温度，那么水由导体发热所得的热量Q为[0021] [0019]Q＝(m1C1+m2C2+m3C3+0.46V)(Tf-T0) (1-3)\n[0022] [0020]所以，热功当量\n[0023] 焦耳/卡(1-4)\n[0024] J的标准值J0＝4.1868焦耳/卡。