量熱術

量熱術

正文

測量熱量的實驗方法。其原理是通過已知比熱容的某物質溫度的變化或已知潛熱的某物質狀態的變化求出熱量。屬於間接測量法。可用以測量物質的比熱容、熔解熱、汽化熱和化學反應中放出或吸收的熱量等。測量熱量的儀器稱為量熱器，如水量熱器、冰量熱器、蒸汽量熱器和爆炸量熱器等。
水量熱器　是最簡單的一種量熱器，結構如圖所示。它由二個彼此分開的同軸圓筒組成，內筒中盛有一定質量的水，水中插有攪拌器和溫度計。圓筒之間是空氣或填以羽毛、玻璃纖維等絕熱材料，以減少熱傳導引起的損失。內圓筒一般用導熱性能好的紫銅等金屬製成，並鍍鉻，以減少熱輻射引起的損失。外圓筒一般用絕熱材料製成，並有蓋子，以減少熱對流引起的熱損失（見熱傳遞。實驗時將待測物體投入內筒的水中（要求待測物體完全浸沒水中）,不停地拉動攪拌器,使溫度均勻。測出終溫，則待測物體所放出的熱量或其比熱容皆可求出。設水的質量為m1,比熱容為с1,初溫為t1，內筒及攪拌器等的折合質量為m2,比熱容為с2;待測物體的質量為m3，比熱容為с3,初溫為t2,平衡時的溫度為t。則有m3C3(t2-t)=m1C1+m2C2)(t-t1),式中m2C2稱為量熱器的水當量，可用實驗方法另行測定。這就是混合法測比熱容的原理。

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冰量熱器　1760年首先由蘇格蘭化學家J.布萊克發明，經過P.S.M.拉普拉斯和R.W.E.本生的改進而趨完善。儀器同水量熱器類似，有三個彼此隔開的同軸圓筒，內筒裝待測物體，中間圓筒盛滿了冰水混合物，並有一根帶刻度的毛細管插入筒內，以指示冰水混合物體積的變化。外筒內塞滿了碎冰塊，以防止待測物同外界發生熱交換。當待測物體投入內筒時，將使中間圓筒內的冰融化，使冰水混合物的體積發生變化。根據毛細管中水柱的變化可求出融凍的質量，從而求出待測物體所放出的熱量。
水蒸氣量熱器 是愛爾蘭物理學家J.喬利發明的。儀器中的待測物體被掛在靈敏天平的一個臂上，經過精密配平後，將物體浸沒於一個大氣壓的水蒸氣中。物體因吸熱而從初溫上升到水蒸氣的溫度。它所吸收的熱量必然等於相應的飽和水蒸氣凝結成水時所放出的熱量。仔細地稱出所凝結水的質量。如果已知水的汽化熱，則可求出物體的比熱容；如果已知物體的比熱容，則可求出水的汽化熱。
爆炸量熱器　工作原理與水量熱器相同，只是用於測量氣體、液體或固體的燃燒值。量熱器的圓筒是用堅固的鋼筒或合金材料製成，使之能承受燃燒時的爆炸力。由於燃料燃燒時發出大量熱量，故一般用流水來吸收此熱量。
參考書目
　I. Estermann,Methods of Experimental Physics,Vol.1, Academic Press, New York, 1959.

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