14373

Определение удельной теплоты плавления льда и изменения энтропии в процессе плавления

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа №15 по дисциплине Физика на тему: Определение удельной теплоты плавления льда и изменения энтропии в процессе плавления. 1. Цели и задачи: определение калориметрическим методом удельной теплоты фазового перехода λ и расчет изменения эн

Русский

2013-06-04

86.5 KB

319 чел.

Лабораторная работа №15

по дисциплине «Физика»

на тему: «Определение удельной теплоты плавления льда и изменения энтропии в процессе плавления».

1. Цели и задачи: определение калориметрическим методом удельной теплоты фазового перехода λ и расчет изменения энтропии тела в этом процессе, также нужно рассчитать средние квадратичные погрешности величин удельной теплоты плавления льда и изменения энтропии процесса, построить график зависимости температуры воды в калориметре от времени.

2. Приборы и материалы: калориметр с мешалкой, весы, электронный термометр, секундомер.

3.Используемые формулы: удельная теплота плавления льда рассчитывается из уравнения теплового баланса (с учетом теплообмена с окружающей средой).

а)    где m1 - масса куска льда, m2 - масса воды в калориметре до опыта, m3 – масса калориметра (mк) и мешалки (mм); с=0,092 кал/(г•град) – теплоемкость латуни, из которой сделаны калориметр и мешалка, с1=1 кал/(г•град) – теплоемкость воды

б) Полное изменение энтропии льда в процессе его плавления и нагревания будет равно

 где T  - температура воды после опыта

в) Погрешность окончательного результата вычисляется по формуле

г) Средняя квадратичная погрешность изменения энтропии определяется по формуле

4.Порядок выполнения работы:  

1. Взвешиваем внутренний стакан калориметра и определяем его массу, mк = 348,61 г

2. Наполняем внутренний сосуд калориметра на 2/3 водой, температура которой приблизительно на 10С выше комнатной. Взвешиваем сосуд еще раз, определяя тем самым массу воды m2 = 794,4г - 348,61г = 445,79г.

3. Собираем калориметрическую установку, вставляем внутренний стакан во внешний и помещаем термометр в воду для определения температуры её во время опыта.

4. Берем кусок льда, масса которого m1 = 133,35г – 45,33г = 88,02г.

5. Тщательно перемешиваем воду, записываем в таблицу показания термометра через 1-2 минуты.

6. Ждем, пока температура воды в калориметре понизится примерно на 1-2 градуса до температуры . Опускаем в калориметр, заранее приготовленный и высушенный фильтровальной бумагой кусок льда.

7. Продолжаем перемешивать воду в калориметре, измеряя в нем температуру через 15 секунд до тех пор, пока не окончится процесс плавления льда, что соответствует минимальной температуре в калориметре.

8. Затем отмечаем через 1-2 минуты повышение температуры воды, пока она не повысится на 1,0-1,5 градуса выше температуры .

9. Взвешиваем внутренний сосуд калориметра в третий раз, чтобы определить точную массу льда m1 = 875,91г – 348,61г - 445,79г = 81,51г.

Результаты измерений температур представлены в таблице:

Время t, с

Температура, tºC

15

30,2

30

28,0

45

26,4

60

24,7

75

23,5

90

22,3

105

21,5

120

20,8

135

20,2

150

19,2

165

18,4

180

17,9

195

17,4

210

17,2

225

16,9

240

16,7

255

16,6

270

=16,5

 

Нагревание системы после того, как весь лед растаял:

Время t, мин

Температура, tºC

7

16,6

9

16,7

10

16,9

12

17,0

13

17,1

17

17,2

22

17,3

26

17,4

28

17,5

 

 tкомн. = 24С

               tводы = 34С (до опыта)

 tводы = 33С (перед добавлением льда) =

Строим график зависимости измерения температуры воды в калориметре от времени опыта. Учет теплообмена с окружающей средой проводим экстраполяцией отрезков AB и EF, получая исправленные значения температур  и , которые получились бы при бесконечно быстром процессе плавления льда. Естественно, что значения  и  будут несколько ниже значений  и .

6. Ответ: удельная теплота плавления льда λ =(307,2 ± 23,7) кДж/кг

                  изменение энтропии тела в процессе = (111,6 ± 5,7) Дж/К

7. Вывод: по полученным в ходе эксперимента данным были рассчитаны значения удельной теплоты плавления льда и изменения энтропии тела в ходе процесса, относительная погрешность которых составляет 7,7% и 5,1% соответственно.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29470. Необходимый признак сходимости(расходимости) гармонического ряда 23.45 KB
  Необходимый признак сходимостирасходимости гармонического ряда Необходимый признак сходимости ряда. Если то ряд расходится это достаточный признак расходимости ряда. Также следует запомнить понятие обобщенного гармонического ряда:1 Данный ряд расходится при . Еще раз подчеркиваю что почти во всех практических заданиях нам совершенно не важно чему равна сумма например ряда важен сам факт что он сходится.
29471. Признак Даламбера в предельной и непредельной форме 168.98 KB
  При́знак дАламбе́ра или Признак Даламбера признак сходимости числовых рядов установлен Жаном дАламбером в1768 г. Если для числового ряда существует такое число что начиная с некоторого номера выполняется неравенство то данный ряд абсолютно сходится; если же начиная с некоторого номера то ряд расходится. Признак сходимости дАламбера в предельной форме[править] Если существует предел то рассматриваемый ряд абсолютно сходится если а если расходится. Если то признак д′Аламбера не даёт ответа на вопрос о сходимости ряда.
29472. Признак коши (радикальный) 15.45 KB
  Радикальный признак Коши: Рассмотрим положительный числовой ряд .в При признак не дает ответа. Нужно использовать другой признак.
29474. Накочередующиеся ряды, признак Лейбница 18.25 KB
  Теорема Лейбница о сходимости знакочередующихся рядов Признак Лейбница признак сходимости знакочередующегося ряда установлен Готфридом Лейбницем. Формулировка теоремы: Пусть для знакочередующегося ряда выполняются следующие условия: монотонное убывание. Тогда этот ряд сходится.