所屬欄目:自動化論文 發布日期:2015-05-08 11:58 熱度:
熱的導體不僅有熱的良導體,還有熱的不良導體,這是目前科學界已知的,而今天我要介紹第三種熱的導體——處于熱的良導體和熱的不良導體相互轉換的導體。我把它叫做介熱導體,也叫介熱定律。并且通過數據研究和分析,水(自來水、沸水、蒸餾水)具有介熱定律。
目前,氣體與固體的導熱機理已經為科學界所公認,但是液體的導熱機理還存在很大的爭議,因此,本實驗將以研究水(自來水、沸水、蒸餾水)為例子,揭秘液體導熱機理以及介熱定律。
本實驗涉及熱力學第一定律公式,即△U=W+Q.
1.實驗器材:
①儀器:兩個鐵架臺及其組件;紅管溫度計若干支;紅外測溫儀;酒精燈(單線);試管若干支;手機;打火機;燒杯。
(備注:不可用電子溫度計測量,因為溫度計存在熱慣性,因此不宜用溫度計,但勉強可用熱脹冷縮的溫度計)
、诓牧希鹤詠硭、沸水、蒸餾水、醫用酒精濃度95%左右。
2.實驗方法及其步驟(實驗數據可通過聯系方式免費提供)
、俸Y選出升溫幾乎相同的兩根溫度計。
、.所選儀器及材料
一支大試管(使其不易于迅速被加熱,保證出現實驗現象);酒精燈;鐵架臺及其組件;燒杯;70ml沸水;若干支紅管溫度計。
、.方法
①用燒杯量出70ml沸水,加入至試管中,用試管固定夾使試管直立,從若干支溫度計隨機抽取兩根,用鐵架臺組件將兩溫度計固定,并且兩根溫度計固定在液體內部同一高度,接著,用酒精燈低溫加熱。
若發現兩根溫度計初溫大致相同且升溫幾乎相同,則選取它們下一步實驗,若不相同,。則重新從若干支溫度計篩選重做實驗,直至篩選出適合的兩根溫度計。
、谟涗洈祿
儀器與材料:已篩選好的兩根溫度計;試管;酒精燈;鐵架臺及其組件;沸水;蒸餾水;紅外測溫儀;自來水;燒杯;手機。
3.數據記錄
Ⅰ.沸水數據記錄
用燒杯量出70ml沸水,加入試管中,用鐵架臺夾子固定試管,保持試管傾斜角在45°~60°(數據不是同一天記錄,因為該實驗超過一年多,但是同一天或有幾天的數據角度相同)用加熱相對于其他酒精燈慢的酒精燈加熱(若采用火焰大的酒精燈,則難以捕捉其現象。)火焰用其中一根溫度計伸入句試管底部2~3㎝處,另一支伸入到距液面1㎝內部。用打火機點燃酒精燈,(在這之前,用紅外測溫儀檢測酒精燈火焰表面溫度是否超過120℃,若超過,則調控酒精燈燈芯露出燈芯管的高度,直至調制適宜溫度)每隔不超5s手機錄音所處溫度一次(因為數據錄音時間間隔不統一,所以不超5s表達)
設伸入液體內部最遠的溫度計為A管,伸入液體內部最短溫度計為B管。
實驗現象:A管溫度計有時出現溫度倒退或滯留一段時間等待升溫慢的B管溫度計升溫。(把它叫做介熱現象)
Ⅱ.蒸餾水數據記錄(與沸水步驟一樣。)
現象:A管溫度計有時出現溫度倒退或滯留一段時間等待升溫慢的B管溫度計升溫。
、.排除實驗疑問:
、倩蛟S會有人問試管擺放角度不同,可能不產生介熱現象。
反駁①:通過實驗,試管直立時,液體實驗數據也會出現介熱現象((實驗數據可通過我的聯系方式免費提供)
由此得出實驗結論,與擺放角度無關。
反駁②:沸水蒸餾水實驗中,擺放角度也有不同的,但也會產生介熱現象。
、寤蛟S也會有問介熱現象的產生,是溫度計的熱脹冷縮今兒體積增大才導致的。
反駁:㈠在蒸餾水數據中,每當做完實驗結束前,我會用B管溫度計伸入與A管溫度計同一深度。結果發現量溫度計溫度計溫度接近相同,這就說明不是熱脹冷縮“惹的禍”!
、嬖诙啻螌嶒炛校械臏囟扔嫷雇肆顺3℃單位,難道溫度計里面的管子就熱脹冷縮得這么離譜嗎?
、缃闊岈F象一定發生嗎?
不一定,見實驗結論
、.實驗結果
通過以下數據分析,A管溫度計在試管加熱過程中,會有溫度倒退現象和A管停留一段時間再升溫的現象
Ⅴ.討論
、儆懻
影響實驗的根本原因?
見Ⅷ解釋
②提高精度措施。
、鍩o風狀態下進行實驗。
、婧Y選出具有加熱條件下升溫一致的溫度計,并且初溫相同。
㈢實驗前要用待加熱的物質的同種物質清洗試管和燒杯。
、栌玫蜏鼗鹧婕訜,溫度過高難出現介熱現象。
、.實驗現象:A管溫度計有時會出現滯溫或溫度倒退現象。
Ⅶ.得出規律:自來水(角度對介熱現象的影響用到了自來水材料)、沸水、蒸餾水具有介熱現象。
、.解釋:由熱力學第一定律公式△U=W+Q.
假設將水宏觀分成兩部分(下半部分為A區域,上半部分為B區域):
A區域滿足△U=W+Q.
B區域滿足△U*=W*+Q*.
當B區域難以吸收熱量時,A區域短時間內通過釋放其能量△U↓=W↓+Q↓,從而降低內能,降低該區域溫度,使得B區域內吸收A的能量,溫度升高。
所以溫度倒退是因為這樣子的,而長時間不升溫的A管是因為釋放能量的同時,也得到了火焰源源不斷的能量。所以不升溫也不降溫。當然。B區域并不是每次都要靠A區域內釋放自身的能量開供給。B區域有時也有足夠的“能力”吸收熱量。也因此,影響本實驗的根本原因是B區域內吸熱能力。
、.結論,
由以上得出。熱的導體有第三種,即介熱導體。并得出水的導熱機理——介熱定律。(定義:液體內部是一個很復雜的系統,他們有時處于一個相互轉換的導熱體狀態)。
并因此大膽猜想,絕大多數液體(包括以水為溶劑的溶液)有介熱定律性質,即液體的導熱機理為介熱定律。
文章標題:節能工程師論文第三種熱的導體發現與液體導熱機理揭秘
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