汽化热虚拟实验

控制凝结蒸汽质量,读取混合末温,核对热量平衡与称量构成。

图 1 蒸汽凝结的混合量热过程;显示本次指定凝结质量对应的平衡末态

称量与温度读数

电压按原报告采用的1 mV/K关系换算,实际AD590测量链增益和零点仍需独立标定。每条记录同时给出两种末态称量构成的反演结果。

数据分析

图 2 当前热参数下凝结质量—末温关系;仅显示完全凝结模型可行的质量域

热量分为蒸汽凝结潜热、凝结水显热、初始量热系统吸热与环境热损失。达到沸点附近时当前完全凝结模型停止适用。

表 1 虚拟量热记录(0 组)

来源初态 / g末态 / g初温 / ℃末温 / ℃同构成 L / kJ/kg末态额外搅拌器 L / kJ/kg操作

原报告观测

表 2 原质量与温度电压记录

物理量数值单位备注

初态注明不含搅拌器,末态构成未明确;主结果按初末同构成,另列末态额外计入搅拌器的条件结果。373.2 mV是100℃理论圆整值,不作实测100.05℃。原数据没有热交换、气压或仪器校准记录。

模型依据

$$C_0=m_wc_w+m_1c_1+m_2c_2,\quad C_0(T_f-T_i)=M[(1-z)L+c_w(T_s-T_f)]-Q_{\mathrm{loss}}.$$
$$T_f=\frac{C_0T_i+M[(1-z)L+c_wT_s]-Q_{\mathrm{loss}}}{C_0+Mc_w},\quad L_{\mathrm{app}}=\frac{C_0(T_f-T_i)}M-c_w(T_s-T_f).$$

z是进入总质量中的液滴比例,$Q_{loss}=qML$为指定损失情景;系统假定完全混合、蒸汽完全凝结、同温度的凝结水及液滴达到最终平衡。详见模型、参数与验证依据。

参考文献

李金英、刘霜、王萌、杨雨馨. 低成本改进一种简易测定水的汽化热实验装置. 大学物理, 2022, 41(3):23–26. DOI:10.16854/j.cnki.1000-0712.210215。p23式1、3为混合量热依据;p24–25讨论湿蒸汽、入口温度和称量构成。液滴与损失比例为独立教学输入,AD590标定与原末态称量身份仍依本实验资料。