冰的熔解热测量装置的改进IMPROVEMENT ON MEASURING DEVICE FOR THE FUSION HEAT OF ICE
黄嘉泰,文小青,王槿,李文华,张旭华
摘要(Abstract):
混合量热法测量冰的熔解热是大学物理中一个经典实验。使用传统测量装置易出现温度记录不准确,搅拌不均匀,散热修正不精确,实验耗时长等问题。本文应用STM32单片机、DS18B20传感器、TFT液晶屏改进冰的熔解热测量装置,实现了温度和时间的自动记录,采用辛普森公式精确计算了散热补偿面积。运用现代电子技术更新冰的熔解热测量装置,克服了传统实验方法中通过人工反复对时间、温度进行测量记录的重复性工作,有助于学生在课堂上增加实验次数,提高实验效率,并有更多的时间和精力关注更有物理意义的内容,同时提高实验结果精度。该装置易于制作,便于推广应用。装置的制作过程也是对学生实践能力的培养和锻炼过程。
关键词(KeyWords): 熔解热;散热修正;STM32单片机;改进;创新
基金项目(Foundation): 教育部基础学科拔尖学生培养试验计划基金、国家基础科学人才培养基金项目(J1210027);; 南开大学物理基地能力提高项目(J1103208);; 南开大学2019年自制实验教学仪器设备项目(2019NKZZYQ11)
作者(Author): 黄嘉泰,文小青,王槿,李文华,张旭华
参考文献(References):
- [1] 刘子臣.大学基础物理实验(力学、热学及分子物理分册)[M].天津:南开大学出版社,2001.
- [2] 吕斯骅,段家忯,张朝晖.新编基础物理实验[M].2版.北京:高等教育出版社,2013.
- [3] 秦田田,朱瑜,陈长海,等.探讨冰的熔解热实验中水温与室温差的适用范围[J].大学物理实验,2013,26(2):16-21.QIN T T,ZHU Y,CHEN C H,et al.The discussion about applicable range of difference between water temperature and indoor temperature in the experiment on fusion heat of ice[J].Physical Experiment of College,2013,26(2):16-21.(in Chinese)
- [4] 陈长海,朱瑜,秦田田,等.冰的熔解热实验中冰水质量比的探讨[J].大学物理实验,2012,25(3):65-68.CHEN C H,ZHU Y,QIN T T,et al.The discussion about mass ratio of ice and water to the experiment of fusion heat of ice[J].Physical Experiment of College,2012,25(3):65-68.(in Chinese)
- [5] 何彦雨,赵雪晴,朱子怡,等.冰的熔解热测定的实验改进[J].物理与工程,2017,27(3):67-71.HE Y Y,ZHAO X Q,ZHU Z Y,et al.A new determination of the fusion heat of ice[J].Physics and Engineering,2017,27(3):67-71.(in Chinese)
- [6] 张仲明,郭东伟,吕巍,等.基于DS18B20温度传感器的温度测量系统设计[J].实验技术与管理,2018,35(5):76-79,88.ZHANG Z M,GUO D W,LV W,et al.Design of temperature measurement system based on DS18B20 temperature sensor[J].Experimental Technology and Management,2018,35(5):76-79,88.(in Chinese)
- [7] 李庆扬.数值分析基础教程[M].北京:高等教育出版社,2001.
- [8] 王宝升,王维理,张爱军,等.用混合量热法测冰熔解热系统误差剖析[J].大学物理实验,1997,(3):54-56.WANG B S,WANG W L,ZHANG A J,et al.The analysis of the system error in determing heat of fusion of ice using combination method of measurement[J].College Physical Experiment,1997,(3):54-56.(in Chinese)