一、實驗目的
學習用電熱法測定液體的比熱容。
二、實驗儀器
本實驗使用的實驗儀器主要有量熱器、YJ-RZ-4C數字智慧化熱學綜合實驗儀、電子天平等。
三、實驗原理
比熱容是單位質量的物質溫度升高1℃時需吸收的熱量，它的測量是物理學的基本測量之一，屬於量熱學的範疇。量熱學在許多領域都有廣泛應用，特別是在新能源的開發和新材料的研製中。比熱容的測量方法很多，有混合法、冷卻法、比較法（用待測比熱容與已知比熱容比較得到待測比熱容的方法)等。
本實驗用的是電熱法測比熱容，它是比較法的一種各種測量方法各具特點，但就具體實驗而言，由於散熱因素很難控制，不管哪種實驗測量方法其準確度都比較低。儘管如此，由於它比複雜的理論計算簡單、方便，因此，實驗還是具有相當的實用價值的。當然，在實驗過程中進行誤差分析，找出減小誤差的方法是必要的。
每種物質處於不同溫度時具有不同數值的比熱容，一般來講，某種物質的比熱容數值多指在一定溫度範圍內的平均值。
1.基本原理
孤立的熱學系統在溫度從T₁升到了T₂時，吸收的熱量Q與系統內各物質的質量m₁，m2，……和比熱容c₁，c₂，……以及溫度變化(T₂-T₁)有如下關係：Q=(m₁c₁+m₂c₂+……)(T₂-T₁)
式中，m₁c₁，m₂c2，……是各物質的熱容量。
在進行物質比熱容的測量中，除了被測物質和可能用到的水外，還會有其他諸如量熱器、攪拌器、溫度感測器等物質參加熱交換。為了方便，通常把這些物質的熱容量用水的熱容量來表示。如果用mₓ和cₓ分別表示某物質的質量和比熱容，c表示水的比熱容，於是有mₓcₓ=cω。
式中，ω是用水的熱容量表示該物質的熱容量後“相當”的質量，我們把它稱為“水當量”，水在20℃時的比熱容c=×10³J\/kg·K，故水當量ω為ω＝cₓmₓ\/c=cₓmₓ\/×10³kg。
2.實驗計算公式
在量熱器中裝入質量為m₁，比熱容為c₁的待測液體，當透過電流I時，根據焦耳-楞次定律，量熱器中電阻產生的熱量為Q＝I²Rt。
式中I為電流強度，t為通電時間。
如果量熱器中液體（包括量熱器及其附件）的初始溫度為T₁，在吸收了電阻R釋放出來的熱量Q後，其溫度變為T₂，量熱器、攪拌器和溫度感測器的水當量為ω，水的比熱容為c，則有I²Rt=(c₁m₁+cω)(T₂-T₁)，所以c₁=[I²Rt\/(T₂-T₁)-cω]\/m₁。
3.水當量
ω應當包括量熱器內筒、攪拌器、溫度感測器等的水當量，設量熱器內筒、溫度感測器的總質量為m₀，已知鋁的比熱容c₀=×10³J\/kg·K。設攪拌器的總質量為m₀'，其比熱容為c₀'。則有ω=₀+(c₀'m₀')\/c。
本實驗測得該量熱器的水當量=×10⁻³kg。
4.散熱修正實驗
散熱修正的方法是接通電源後每隔1min記一次升溫過程的溫度，測量10~15min後切斷電源，然後再每隔1min記錄一次降溫過程中的溫度，測量5~8min，並注意在實驗的整個過程中要緩慢地用攪拌器攪拌。
用座標紙作溫度-時間曲線，縱座標是溫度，其座標原點不取0℃，可取室溫；橫座標是時間，以分鐘為單位。
根據牛頓冷卻定律，當一個系統溫度與環境溫度相差不大時，系統所散失的熱量與溫度差和時間t成正比。換言之，系統散失的熱量△Q與升溫曲線所包圍的面積成正比，即△Q=K∫(T-T₀)dT
式中：K為散熱係數，T為系統的溫度，T₀為環境溫度（約為系統的初溫）。
四、實驗內容和步驟
1.用電熱法測量水的比熱容
(1)用天平稱出量熱器中水的質量m₁。
(2)使用YJ-RZ-4C數字智慧化熱學綜合實驗儀面板時，攪拌電機的電纜插頭與電纜插座I相連，量熱器的電纜座與電纜插座Ⅱ相連，開啟電源開關，記下初溫T₁，然後開啟加熱開關、攪拌開關，通電5min，在通電過程中要不斷攪拌，記錄電流、電壓值。最後斷開K，斷電後仍要繼續攪拌，待溫度不再升高時記下它們的末溫T₁'。
注意：必須連線好所有的連線線以後才能開、關電源。
2.散熱修正實驗
用量熱器盛待測液體若干，安裝好儀器，調節電壓，使電流為1A，記錄待測液體的初溫T₂，然後通電，並緩慢攪拌，每隔1min記錄一次溫度，約10min後，切斷電源，繼續攪拌，然後測自然冷卻降溫曲線，方法仍為每隔1min記錄一次待測液體溫度，測5min。
五、資料記錄及處理
(1)自擬資料表格記錄資料。
(2)用座標紙作T-t圖，求出溫度修正值。
(3)求出待測液體的比熱容，並與公認值相比較求出誤差。計算時c(銅)取×10³J\/kg·K，c(水)取×10³J\/kg·K。量熱器的水當量ω由實驗室提供（本量熱器的水當量w=×10⁻³kg)。
六、思考題
(1)如果實驗過程中加熱電流發生了微小波動，是否會影響測量的結果？為什麼？
(2)實驗過程中量熱器不斷向外界傳導和輻射熱量，這兩種形式的熱量損失是否會引起系統誤差？為什麼？
(3)實驗過程中不考慮溫度計的體積，對實驗結果有何影響？
七、注意事項
(1)供電的電源插座必須良好接地。
(2)在整個電路連線好之後才能開啟電源開關。
(3)嚴禁帶電插、拔電纜插頭。
(4)儀器加熱溫度不應超過℃。