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

6 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

5091. Составление технического проекта внутрихозяйственного землеустройства 969 KB
  Для проведения различных землеустроительных мероприятий необходимо иметь информацию о размерах, форме, местоположении земельных участков и различных элементов организации территории. С этой целью составляют план землепользования ТОО (АО), предназнач...
5092. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов 2.03 MB
  Пособие ориентировано на студентов, изучающих сопротивление материалов. Весьма ограниченное время, отводимое на аудиторные занятия заочников в период установочных сессий, не позволяет в достаточной мере охватить вопросы, отражающие содержан...
5093. Исследование собственных и дополнительных затуханий в оптических кабелях связи 707 KB
  Цель работы является проведение компьютерного эксперимента по исследованию собственных и дополнительных затуханий в оптических кабелях связи: - собственных затуханий- затуханий в местах соединений оптических волокон- затуханий на микро...
5094. Основы технологии производства и ремонта автомобилей 1.02 MB
  Исходные данные Автомобиль – КамАЗ 5320 Дизель – КамАЗ 740 Количество автомобилей (N) – 400 ед. (крупное АТП) [2] Среднесуточный пробег автомобиля (lcc) – 200 км Число рабочих дней в году (D) – 305 (грузовые автомоби...
5095. Теория автоматического управления. Курс лекций 1.58 MB
  Технологическая система – это совокупность оборудования, приспособлений, инструментов, заготовок, и процессов проходящих в ходе технологического воздействия. (В старой литературе СПИД – станок, приспособление, инструмент, деталь)...
5096. Расчет строительных конструкций в процессе реконструкции здания. Усиление здания 681.5 KB
  Проектирование и расчет усиления кирпичного простенка Установление необходимости усиления кирпичного простенка Для установления необходимости усиления кирпичного простенка собираем нагрузки на кирпичный простенок на уровне окна первого э...
5097. Технологическое обеспечение качества машин 158.5 KB
  Технологическое обеспечение качества машин. Под качеством машины понимается совокупность её свойств. позволяющих выполнять заданные функции с минимальными трудовыми,материальными и энергетическими затратами...
5098. Методы проектирования вихревых горелок различного назначения 980 KB
  Характеристики закрученных потоков Сильное влияние закрутки на инертные и реагирующие течения хорошо известно и изучается на протяжении многих лет. Когда эффект закрутки оказывается полезным, конструктор старается создать закрутку, наиболее подхо...
5099. Шифрование методом Поросячья латынь 239.16 KB
  Шифрование методом Поросячья латынь Введение Шифрование — это способ сокрытия исходного смысла сообщения или другого документа, обеспечивающей искажение его первоначального содержимого. Преобразование обычного, понятного содержимого в код...