[實(shí)用新型]一種新型熔化熱測(cè)定儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220114969.8
• 申請(qǐng)日: 2012-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN202903709U
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙敏;強(qiáng)曉明;章韋芳;郭夢(mèng)非;許蔚翰;王志遠(yuǎn);梁晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥師范學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20;G01N25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及基于熱平衡原理測(cè)定冰的熔化熱的儀器裝置，尤其是使用于物理實(shí)驗(yàn)的儀器裝置。?

背景技術(shù)

采用熱平衡原理測(cè)定冰的熔化熱的儀器裝置，目前使用最普遍的是量熱器。量熱器由保溫筒、內(nèi)筒、溫度計(jì)、攪拌器等組成。利用熱平衡原理進(jìn)行測(cè)量。在保溫筒內(nèi)，高溫物體放出的熱量等于低溫物體吸收的熱量。以已知質(zhì)量和溫度的水作為高溫物體，將已知質(zhì)量和溫度的冰作為低溫物體投入水中。當(dāng)冰完全熔化為水后，且系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)，測(cè)出水的溫度，即可求出冰的熔化熱。為了得到較準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果，需要較準(zhǔn)確地確定冰的初始溫度。通常為此將冰敲成若干小塊，置于其自身不斷融化形成的冰水中，放置較長時(shí)間后，認(rèn)定其中尚存的冰粒溫度已為0℃，取出擦干稱重后使用。使用量熱器和這種測(cè)定方法，存在多種不足之處：制取0℃冰粒的方法不但耗時(shí)耗力，效果還很難保證。而且冰粒在取出擦干稱重的過程中，繼續(xù)在熔化，帶來較大的不便和測(cè)量誤差。由于冰完全熔化所需時(shí)間過長，對(duì)外散熱較多，保溫筒和內(nèi)筒等吸熱較大，使熱損失增加。水和冰的導(dǎo)熱性較差，雖經(jīng)攪拌，溫度分布仍不很均勻，造成水溫測(cè)量不準(zhǔn)。上述以上原因，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)誤差經(jīng)常過大，難以滿足教學(xué)需要。?

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型設(shè)想將冰制成薄片形狀，置于盤狀物中，以導(dǎo)熱性能良好的金屬材料直接與之大面積接觸輸入熱量，減少冰的熔化時(shí)間以降低散熱損失。當(dāng)冰完全熔化為水后，該方法可提高水溫分布的均勻性，以便準(zhǔn)確測(cè)定水溫。設(shè)想同時(shí)分別在高、低溫物體上設(shè)置溫度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量和顯示高、低溫物體的溫度，以便于顯示高、低溫物體不同時(shí)刻的溫度狀況和估算各種熱損失。明顯改善實(shí)驗(yàn)可操作性，提高實(shí)驗(yàn)精度和實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性。還可大幅增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。?

本實(shí)用新型儀器主體部分如圖1所示，由加熱塊(3)、承物盤(5)、保溫筒(6)等主要部件組成。加熱塊和承物盤由同一種導(dǎo)熱性能良好的金屬材料構(gòu)成，其內(nèi)部分別設(shè)置溫度傳感器。加熱塊頂部有提手(1)，保溫筒蓋(2)松套在提手上，提手、保溫筒、保溫筒蓋皆由隔熱材料構(gòu)成。加熱塊、承物盤與保溫筒之間留有間隙，利用空氣提升隔熱效果。實(shí)驗(yàn)前，在承物盤內(nèi)倒入已知質(zhì)量的水與溫度傳感器一起凍結(jié)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將承物盤和冰放入保溫筒底。加熱塊在另置的加熱器上加熱后，置于承物盤上，上下蓋合，將冰包裹于中。其中心凸起部?分與冰接觸，熱量由此直接傳輸給冰。保溫筒蓋此時(shí)與保溫筒閉合以隔熱。當(dāng)冰上表面熔化，高度下降后，加熱塊與承物盤盤沿接觸，另有部分熱量則通過承物盤盤沿和盤面?zhèn)鬏斀o冰。溫度顯示器則始終顯示加熱塊和承物盤及其內(nèi)承物的溫度。當(dāng)承物盤及其內(nèi)承物溫度已高于0℃若干度(如2-3℃)，則可確定冰已全部熔化。此時(shí)根據(jù)加熱塊和水的溫度就可計(jì)算出冰的熔化熱。?

本實(shí)用新型主要特點(diǎn)：1、冰全部熔化的時(shí)間大為減少，使系統(tǒng)對(duì)外界的散熱損失有所降低。2、溫度傳感器和冰一起凍結(jié)，可準(zhǔn)確確定冰的初始溫度。3、冰熔化形成的水的形狀為一薄層，使得水溫的分布均勻性良好，水溫測(cè)量準(zhǔn)確度得到顯著提高。4、加熱塊內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，可即時(shí)記錄溫度，避免了其由加熱器到保溫筒的路途中產(chǎn)生的較大的又難以估算的熱損失。5、實(shí)驗(yàn)耗時(shí)大為縮短，操作十分簡便。由于以上特點(diǎn)，使本儀器的測(cè)量精度大為提高，誤差一般不大于5％，測(cè)試結(jié)果相當(dāng)穩(wěn)定，而且操作也更方便。?

附圖說明

附圖1為儀器主體剖面圖?

附圖標(biāo)注：1、加熱塊提手；2、保溫筒蓋；3、加熱塊；4、冰；5、承物盤；6、保溫筒。?

具體實(shí)施方式

以鋁或鋁合金制作加熱塊和承物盤。承物盤深度不大于20mm以保證冰和水較簿，縮短熔化及達(dá)到熱平衡的時(shí)間，提高內(nèi)部溫度分布的均勻性。以有機(jī)玻璃制作保溫筒和保溫筒蓋，達(dá)到良好的絕熱效果。另設(shè)一加熱臺(tái)，對(duì)加熱器進(jìn)行加熱。將已知重量的水倒入承物盤，與溫度傳感器一起凍結(jié)。待加熱塊達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，將承物盤和其中的冰放入保溫筒內(nèi)。將加熱塊提起，置于承物盤上方。記下加熱塊和承物盤合到一起前一瞬間各自的溫度，然后將兩者合到一起。以后每隔一定時(shí)間(如10秒)記錄一次加熱塊和承物盤的溫度。當(dāng)承物盤溫度高于0℃若干度(如2-3℃)，則可確定此時(shí)冰已全部熔化。根據(jù)加熱塊和水的溫度就可計(jì)算出冰的熔化熱。再延續(xù)紀(jì)錄溫度3-5分鐘以估算系統(tǒng)對(duì)外散熱量。如果跟計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，則可連續(xù)地顯示出高、低溫物體的溫度變化曲線，清楚地顯示出熱交換過程中各方的溫度隨時(shí)間的變化狀況。?