熱功當量測量方法除了電熱法

Ⅰ 焦耳熱功當量實驗的證明能量守恆和轉換定律的基礎性實驗

J.P.焦耳從1840年起，持續幾十年時間，用電量熱法和機械量熱法，做了大量實驗，得出結論：熱功當量是一個普適常數，同作功方式無關。從而證明了機械能(功)和電能(功)同熱量之間的轉換關系；論證了傳熱是能量傳遞的一種形式；為確認能量守恆和轉換定律的正確性打下了堅實的實驗基礎。1840年焦耳發現，導體內通以穩定電流後，產生的熱量Q同電流強度I的二次方、導線電阻R及通電的時間t成正比，即同電流所作的功W 成正比
W=JQ。
比例系數J表示產生1卡熱量所需作的功，稱熱功當量。其實驗裝置之一如圖1所示：容器由絕熱壁構成，電流作功使水的內能增加，從而水溫升高。用溫度計可測出溫差ΔT。使用簡單定義的使 1克水溫度升高1攝氏度所需熱量作為量熱單位（卡），則水的比熱容為c=1cal/(g·℃)，當知道水的質量m後，即可由Q=сmΔT確定所傳遞的熱量同電流所作的功W 間的關系式(W=JQ)，並定出熱功當量J。這種測量熱功當量的方法叫電量熱法。
焦耳還用機械量熱法來測定熱功當量。圖2是1845年他使用的實驗裝置的示意圖。重砝碼緩慢勻速下降，帶動輪軸和轉軸使翼輪攪拌水，功轉變為熱，使水溫升高。由溫度計測出攪拌前後水的溫差而算出熱量Q。轉變為熱能的機械功W可由砝碼下降的距離算出。由W=JQ公式又可測定熱功當量。焦耳測定熱功當量的實驗是在英國曼徹斯特進行的，其結果是使1磅水升高1華氏度需作功772英尺磅，這相當於1卡=4.157J。
國際公認的精確值是
J=4.186 8J/cal=4.184 0J/calth
其中cal和calth分別表示國際蒸汽表卡和熱化學卡。
國際單位制中已經規定熱量的單位為焦耳，卡暫時仍作為同焦耳並用的單位。熱功當量這個詞也將逐漸被廢除，但焦耳熱功當量實驗的歷史意義，將是永存的。

Ⅱ 熱功當量測定

熱功當量的測定（電熱法）實驗方法

【目的和要求】

用電熱法測定熱功當量，以加深學生對熱功當量物理意義的理解。

【儀器和器材】

量熱器（J2251型），溫度計（0－100℃），學生電源（J1202型或J1202－1型），直流電流表（J0407型或J0407－1型），直流電壓表（J0408型或J0408－1型），滑動變阻器（J2354－1型），停表，學生天平（J0104型），電阻絲（約6歐），液體（水或煤油），單刀開關（J2352型），導線若干。

【實驗方法】

1．用天平稱量出量熱器內筒及攪拌器的總質量m筒。然後向量熱器內筒注入水（或煤油），水的體積占內筒容積3／4左右。用天平稱出筒和水的總質量m，則m水＝m－m筒。記入下面的表中。

請參照參考資料中的表格!

2．將量熱器內筒放入外筒，電阻絲、攪拌器放入水中，蓋上蓋板，按圖3．11連好電路。讀出量熱器系統初溫t1和室溫t0，均記入表中。

3．將學生電源電壓輸出選擇旋鈕撥至10伏擋或12伏擋，閉合開關同時啟動秒錶記時，並迅速調節變阻器使電流在1．5－2安培左右。以後要隨時觀察電流表和調整變阻器，使電流值保持穩定。通電過程中，不斷輕微攪拌水，以加速熱傳導。讀出電流表和電壓表的示數記入表中。

4．當溫度計示數高於室溫10－15℃時，斷開開關，並同時停止計時。繼續攪拌水並觀察溫度計示數，當其示數最高時，讀出溫度t2。把通電時間t、末溫t2記入表中。

5．利用（1）、（2）、（3）式和實驗數據求出熱功當量（有關比熱查比熱表），與公認值比較，求出百分誤差。

Ⅲ 詹姆斯焦耳是怎麼研究出熱功當量的

1843年8月21日，英國物理學家詹姆斯?焦耳(James Prescott Joule)在考爾克的一次學術報告會上，宣讀了他的論文——《論電磁的熱效應和熱的機械值》，公布了他的實驗發現：838磅的重物沿垂直方向舉高1英尺所做的機械功，相當於1磅水的溫度升高1華氏度所需的熱量。焦耳得出結論，熱量與機械功之間存在著恆定的比例關系，進而計算出了熱功當量值460千克米1千卡，1千卡的熱量相當於460千克米的機械功。同年，該論文發表於《哲學雜志》第23卷第3輯。

在該論文發表以前，焦耳進行了多次實驗，發現了表示電流熱的焦耳定律，即導體在一定時間內放出的熱量與導體的電阻及電流強度的平方之積成正比。他設計了新的實驗，進行了感應線圈發熱的研究實驗，否定了熱質學說，確立了熱是一種能量的概念。焦耳將這一發現付之於實驗，測定了熱和機械功之間的當量關系。

該論文發表後，受到了冷遇，許多科學家並不認同焦耳的研究成果。但焦耳不氣餒，繼續通過實驗來獲得更精確的熱功當量值。直至1878年，焦耳設計了構造精妙的葉輪實驗裝置，進行了400餘次實驗。焦耳測量了水、鯨油、水銀的熱功當量，所得到的熱功當量值幾乎皆為423.9千克米/千卡。這一數值僅比現今的公認值427千克米1千卡小0.7％，該數值保持30年而未作大的更正。

焦耳尊重科學實驗，以巨大的毅力進行了長達40年的實驗，最終測得了精確的熱功當量值。焦耳的不懈努力，贏得了包括開爾文勛爵在內的科學家們的嘆服，最終也獲得了科學界的認可。

Ⅳ 焦耳在1840年開始到1878年為止都做過哪些的實驗

焦耳為了測定熱功當量的值，反復進行實驗，從1840年開始到1878年為止，前後大約用了40年的時間，做了400多次實驗，用了多種方法，包括槳翼攪拌法、多孔塞法、壓氣機法、電熱法等，實驗結果越來越精確，無可辯駁地證明了能量守恆與轉化定律。

Ⅳ 使用電熱法測量熱功當量在國內外有哪些發展趨勢

摘要 我國供熱計量發展截止到目前共分三個階段，第一階段是90年代初至2000年，約十年的時間，稱為探索階段。在這個階段中第一個時期是引進概念，在90年代初國內是沒有熱計量這一概念的，隨著國內很多專家有機會到歐洲參觀學習，受歐洲特別是北歐供熱計量的影響，開始了解到熱計量、恆溫閥等等。第二個時期是消化吸收，我國供熱計量的發展受丹麥、德國和芬蘭三個國家的影響比較大。第三個時期是研究探索階段。第四個就是實驗工程，將理論付諸於實踐，北京新康小區、煙台民生小區、中加合作項目哈爾濱煤院等都是當時有代表性的工程項目。