[实用新型]一种测量热功当量的实验装置

说明书

本实用新型涉及物理实验装置领域，具体涉及一种测量热功当量的实验装置，包括量热器外筒、量热器内筒和环形垫圈；量热器内筒通过环形垫圈悬空固定在量热器外筒内；量热器外筒的开口处设有带数个通孔的绝缘盖，绝缘盖与量热器外筒的开口盖合；还包括加热装置，加热装置包括第一电极柱、第二电极柱和加热丝，所述加热丝的两端分别固定在第一电极柱和第二电极柱的一端，第一电极柱和第二电极柱的另一端分别与正极和负极电连接；所述绝缘盖通孔允许第一电极柱和第二电极柱穿过；还包括温度计和搅拌器，所述绝缘盖通孔允许温度计和搅拌器穿过；采用本方案能够将现有的实验过程中手动搅拌改变为电动搅拌，并解决加热丝易发生扭曲变形甚至折断的问题。

技术领域

本实用新型涉及物理实验装置技术领域，具体涉及一种测量热功当量的实验装置。

背景技术

热量和功这两个物理量，实质上是以不同形式传递的能量，它们具有相同的单位，即能量的单位焦耳(J)。然而，在没有认识热的本质以前，历史上曾经对热量的计量另有规定。热量的单位用卡路里，简称卡，一克纯水在1大气压下温度升高1℃所吸收的热量为1卡。物理学家焦耳认为热量和功之间应当有一定的当量关系，即热量的单位卡和功的单位焦耳之间有一定的数量关系；于是，焦耳利用电热量热法和机械量热法进行了大量实验，最终精确地求得了功和热量相互转换的数值关系——热功当量。如果用W表示电功或机械功，用Q表示这一切所对应的热量，则功和热量之间的关系可写成W＝JQ，J即为热功当量。

现目前，在物理教学中，为了使学生进一步了解和认识热的本质，采用电热法测定热功当量已成为普通物理学的基本热学重要实验之一，无论在中学或理工科高校，此实验都是教学中不可缺少的；现有的仪器设备包括温度计、量热器外筒、量热器内筒、环形垫圈、量热器上盖板、电极、加热丝、手动搅拌器，其实验过程大致为：首先，用天平称量电极(包括量热器内的螺母和加热丝)、量热器内筒、量热器内筒中装的液体和手动搅拌器的质量；在量热器内筒装入液体后通过环形垫圈悬空固定到量热器外筒内；再把附有加热丝的电极通过螺母固定到量热器上盖板，通过量热器上盖板的孔插入手动搅拌器和温度计到适当位置后，将量热器上盖板装入量热器外筒；通过温度计记录液体的初温；然后，给加热丝通电的同时，记录通电时间、电流的数值和电压的数值；并用手不停搅动搅拌器的同时，记录上升的温度和对应的时间(一般间隔30秒记录一次)；待温度上升到一定值后，断电，用手不停搅动搅拌器的同时，让液体冷却，并记录下降的温度和对应的时间(一般间隔2分钟记录一次)，液体冷却不低于12分钟后，实验结束。

但是，采用该实验装置容易存在以下问题：

1)附有加热丝的电极从量热器上盖板取下后，用天平称量附有加热丝的电极的质量，再把附有加热丝的电极固定到量热器上盖板，在这个过程中，加热丝可能会发生扭曲变形导致局部短路甚至折断，导致要经常更换加热丝；

2)从实验通电开始到实验结束的整个过程中，搅拌器要用手一直不停的搅拌，使液体的温度均匀，整个过程会持续约20分钟左右，即长时间的搅拌过程容易使实验者手部酸软；并且在此过程中，还要随时记录温度的变化和对应的时间；存在实验者忘记了搅拌的情况，从而导致实验结果的误差增大。

实用新型内容

本实用新型提供一种测量热功当量的实验装置，能够解决现有的实验装置中加热丝易发生扭曲变形甚至折断的技术难题。

本实用新型提供的基础方案为：一种测量热功当量的实验装置，包括量热器外筒、量热器内筒和环形垫圈；量热器内筒通过环形垫圈悬空固定在量热器外筒内；量热器外筒的开口处设有带数个通孔的绝缘盖，绝缘盖与量热器外筒的开口盖合；还包括加热装置，加热装置包括第一电极柱、第二电极柱和加热丝，所述加热丝的两端分别固定在第一电极柱和第二电极柱的一端，第一电极柱和第二电极柱的另一端分别与正极和负极电连接；所述绝缘盖通孔允许第一电极柱和第二电极柱穿过；还包括温度计和搅拌器，所述绝缘盖通孔允许温度计和搅拌器穿过；还包括连接组件，连接组件固定在第一电极柱和第二电极柱之间。