專利名稱：一種新型熔化熱測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及基于熱平衡原理測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)，測出水的溫度，即可求出冰的熔化熱。為了得到較準(zhǔn)確的測定結(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°c，取出擦干稱重后使用。使用量熱器和這種測定方法，存在多種不足之處制取(TC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(I)，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°C若干度(如2-3°C )，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。[0005]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)，使本儀器的測量精度大為提高，誤差一般不大于5%，測試結(jié)果相當(dāng)穩(wěn)定，而且操作也更方便。

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°c若干度(如2-3°C )，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。
權(quán)利要求1.一種熔化熱測定儀，由加熱塊⑶、承物盤(5)、加熱臺(tái)、保溫筒(6)等主要部件組成，加熱塊、承物盤置于直立的保溫筒中；其特征是熱交換時(shí)，加熱塊和承物盤上下蓋合，將低溫物體包裹于其中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔化熱測定儀，其特征是加熱塊(3)和承物盤(5)由鋁或鋁合金材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔化熱測定儀，其特征是保溫筒￠)由有機(jī)玻璃材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔化熱測定儀，其特征是加熱塊(3)和承物盤(5)內(nèi)都分別設(shè)置有溫度傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔化熱測定儀，其特征是承物盤(5)深度不超過20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔化熱測定儀，其特征是承物盤內(nèi)加水后和溫度傳感器一起凍結(jié)。
專利摘要一種熔化熱測定儀，由加熱塊、承物盤、保溫筒、加熱臺(tái)等主要部件組成。用熱平衡法測量冰的熔化熱。通過將冰制成薄片形狀，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；同時(shí)也改善水溫分布的均勻性，以便準(zhǔn)確測定水溫。在高、低溫物體上分別設(shè)置溫度傳感器，實(shí)時(shí)測量和顯示高、低溫物體的溫度，以便于顯示它們不同時(shí)刻的溫度狀況和估算各種熱損失。從而增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改善實(shí)驗(yàn)操作，顯著提高實(shí)驗(yàn)精度和實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G01N25/20GK202903709SQ201220114969
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者趙敏, 強(qiáng)曉明, 章韋芳, 郭夢非, 許蔚翰, 王志遠(yuǎn), 梁晨 申請(qǐng)人:合肥師范學(xué)院