22849

ВИЗНАЧЕННЯ СЕРЕДНЬОГО ЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОТИ ВИПАРОВУВАННЯ РІДИНИ

Лабораторная работа

Физика

ВИЗНАЧЕННЯ СЕРЕДНЬОГО ЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОТИ ВИПАРОВУВАННЯ РІДИНИ. Випаровування – це процес зміни агрегатного стану речовини перехід речовини із конденсованого стану в газоподібний. Кількість теплоти яку необхідно надати рідині при ізотермічному утворенні одиниці маси пари називають теплотою випаровування. Для визначення середнього значення теплоти випаровування води в даній роботі використовується метод який грунтується на використанні рівняння КлапейронаКлаузіуса.

Украинкский

2013-08-04

120 KB

5 чел.

Лабораторна робота № 14.

ВИЗНАЧЕННЯ СЕРЕДНЬОГО ЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОТИ ВИПАРОВУВАННЯ РІДИНИ.

  Вступ.   Випаровування – це процес зміни агрегатного стану речовини, перехід речовини із конденсованого стану в газоподібний. Зворотній процес називається конденсацією. Кількість теплоти, яку необхідно надати рідині при ізотермічному утворенні одиниці маси пари, називають теплотою випаровування.   Цю енергію розраховують, як правило, на один моль, або на одиницю маси, і визначають тим самим молярну або питому теплоту пароутворення.

Для визначення середнього значення теплоти випаровування води в даній роботі  використовується метод, який грунтується на використанні рівняння Клапейрона-Клаузіуса.

  Теоретичні відомості.

При  нагріванні рідини при незмінному зовнішньому тискові процес утворення пари відбувається спонтанно із вільної поверхні рідини. При випаровуванні здійснюється робота проти сил зчеплення ( робота виходу) за рахунок кінетичної енергії молекул. Рідина збіднюється на молекули з більшою швидкістю, вона охолоджується. На відміну від кипіння випаровування відбувається при будь-якій температурі. Треба тільки зазначити, що при збільшенні температури зменшується робота виходу.

 В замкненій системі рідина-пара при постійній температурі Т  з часом усталюється тиск насиченої пари. Цьому тискові відповідає рівність потоків молекул, які випаровуються, та тих, які кондесуються.

           Цю енергію розраховують, як правило, на один моль, або на одиницю маси, і визначають тим самим молярну або питому теплоту випаровування.

     Один з методів визначення теплоти випаровування рідини грунтується на використанні рівняння Клапейрона-Клаузіуса, що виражає залежність тиску насиченої пари рідини Р від температури Т. Це рівняння має вигляд:

,                                                 (1)       

де  Q–теплота випаровування (молярна або питома),  і  відповідно молярні та питомі об`єми рідкої і пароподібної фази,  Т- абсолютна температура.

      При температурах, далеких від критичної, можна зробити два принципових припущення. По-перше, можна вважати, що величина Q не залежить від температури. По-друге, можна нехтувати питомим обємом рідини у порівнянні з питомим об ємом пари .Останнє дає змогу наближено  записати (1)  у вигляді

 ,                                                            (2)

і застосувати до пари рівняння стану Менделєєва- Клайперона

,                                                   (3)

де  М- маса газу, -маса одного моля, R- універсальна газова стала.

      З рівняннь (2) і (3) для одного моля одержимо:

.                                                               (4)

Опис методу.

           В даній роботі визначається середня теплота випаровування води в температурному інтервалі  20-50°C. Схему установки зображено на рис.1.

      Ампулу з манометром вміщено в резервуар з водою, температуру якої можна змінювати за допомогою нагрівника 1 ( живиться через ЛАТР від мережі), і холодильника 2 (змійовик з проточною водою). Вода в резервуарі переміщується за допомогою механічної мішалки 3.

      Нагрівник з’єднано послідовно з контактним термометром 4 і реле.  При досягненні в резервуарі температури, заданої по контактному термометру, реле розмикає коло нагрівника, а при зниженні температури нижче заданої – вмикає нагрівник. Таким чином підтримують сталою задану температуру системи.

     Основна частина установки –  це ампула А, в якій знаходиться  рідина ( в даному випадку вода), теплота випаровування якої вимірюється. Ампула А з`єднана з коліном В U-подібного ртутного манометра. Інше коліно С манометра відкачане. Над поверхнею води в ампулі А знаходиться насичена пара води. Так що манометром вимірюється тиск цієї пари в мм рт.ст.

      Порядок виконання роботи.

1. Перед початком досліду необхідно впевнитися, що температура води в системі не перевищує 20-23°C. Якщо температура вище, то систему потрібно охолодити, пропускаючи холодну воду через змійовик.

2. Після досягнення потрібної початкової температури вимірюють тиск насиченої  водяної пари при цій температурі.

3. За допомогою контактного термометра задають наступну температурну точку і вмикають нагрівник (напруга на ЛАТРі ~ 60В).

  1.  Вимірюють тиск насиченої пари води через кожні 3-5с. Нагрівання вести до 50°C, весь час користуватись мішалкою і вимірювати тиск термостатирування системи при сталій температурі протягом 3-5 хв
  2.  Одержані значення тиску в мм рт ст потрібно перевести в системні одиниці, користуючись формулою, де  – густина ртуті, g – прискорення сили тяжіння, h – висота стовпчика ртуті. При цьому слід зазначити, що густина ртуті в манометрі змінюється з температурою за законом:

,

      де – густина ртуті  при 0°C (  = 13590  )  ,   – коефіцієнт    

      об`ємного   розширення ртуті ( ), tтемпература в °C.

  1.  Методом найменших квадратів будують графік залежності  від 1/Т.
  2.   Знаходять tgφ і за формулою (6) визначають середнє значення молярної теплоти пароутворення , а за формулою (7)– середнє значення питомої теплоти пароутворення води  в інтервалі температур .
  3.  Оцінюють похибки вимірювання отриманих фізичних величин : середнього значення молярної теплоти пароутворення та  середнього значення питомої теплоти пароутворення.

                                     

Література:

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. т.ІІ. Термодинаміка и молекулярная фізика.-М.: Наука,1990.-592с.

2. Методичні рекомендації до оцінки похибок вимірювань фізичних величин для студентів фізичного факультету. - К.: РВЦ “Київський університет”,1997.- 24 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5007. Экономическая система: понятие, структура, генезис 180 KB
  Экономическая система есть совокупность взаимосвязанных и определенным образом упорядоченных элементов экономики, образующих экономическую структуру общества. Вне системного характера экономики не могли бы воспроизводиться (постоянно возоб...
5008. Анализ стилевых особенностей и имиджа менеджера 309 KB
  Общество представляет собой сложную, многоуровневую, целостную и динамически развивающуюся систему. Неотъемлемым атрибутом любой системы – является управление, которое обеспечивает ее сохранение и развитие, упорядочение структуры, взаи...
5009. Возможности использования в российских условиях зарубежного опыта управления предприятием, организацией, фирмой 148.5 KB
  Возможности использования в российских условиях зарубежного опыта управления предприятием, организацией, фирмой. Теория и практика менеджмента получили широкое применение в развитых странах. В США доля менеджеров различных уровней в общей...
5010. Элементы квантовой теории. Основы атомной и ядерной физики 516.5 KB
  Введение В сборнике представлены тестовые задания закрытого типа и на соответствие по разделам Элементы квантовой теории, Основы атомной и ядерной физики, предназначенные для аудиторной и внеаудиторной самостоятельной работы студентов. Тестовые за...
5011. Загадка сверхзвезд. Квазары и радиогалактики. Незвездная материя 185.5 KB
  Загадка сверхзвезд До недавнего времени в звездной астрономии считалось, что масса звезд не может превосходить массу Солнца более чем в 100 раз. В противном случае звезда окажется неустойчивой и распадется. Однако, Хойл и Фаулер предположили, что вр...
5012. Матеpиальное стимулиpование как фактор повышения производительности труда 139 KB
  Управление производительностью - составная часть управления промышленным производством. Управление производительностью, так же, как и управление вообще, на научную основу было впервые поставлено Ф.У. Тейлором, который...
5013. Рыночная инфраструктура и проблемы ее формирования 147 KB
  Целью данной курсовой работы является дальнейшее изучение проблем современного рынка. Характеристику рынка как совокупности или арены актов купли-продажи можно раскрыть через его структуры, систему и инфраструктуру. Становление и...
5014. Системы массового обслуживания и их основные элементы 150 KB
  Во многих областях практической деятельности человека мы сталкиваемся с необходимостью пребывания в состоянии ожидания. Подобные ситуации возникают в очередях в билетных кассах, в крупных аэропортах, при ожидании обслуживающим персоналом са...
5015. Сучасні стереотипи відносно особистості та професійної діяльності психолога 138 KB
  Дослідник вважає дане дослідження досить актуальним тому що всі аспекти і процеси життя людина сприймає і реагує на них тільки через свої стереотипи взаємодіє з людьми на підставі стереотипів робить усі свої умовиводи і висновки тільки на пі...