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

82433. Познавательные практики и онтологические проекты в современной зарубежной философии 43.12 KB
  Экзистенциальная философия Сартра обнаруживает себя как одно из современных ответвлений феноменологии Гуссерля как приложение его метода к живому сознанию к субъективно-деятельной стороне того сознания с каким конкретный индивид заброшенный в мир конкретных ситуаций предпринимает какое-либо действие вступает в отношение с другими людьми и вещами стремится к чемулибо принимает житейские решения участвует в общественной жизни и так далее. Сартр рассматривает роль...
82434. Причины и смысл «антропологического бунта» в философии XX века. Основные темы философской антропологии 27.12 KB
  Мотив репрессивности и агрессивности таким образом становится ведущим в социальном бытии человека в XX веке. Фромм полагает что одиночество характерная черта современного человека. По его мнению одиночество и беспомощность вызваны желанием человека обрести экономическую независимость. Обретение экономической свободы и материального благополучия привели человека к одиночеству неуверенности и изоляции от внешнего мира.
82435. Стереотипы и сценарии поведения. Их значимость для межкультурной коммуникации 37.49 KB
  Так постепенно складываются этнокультурные стереотипы представляющие собой обобщенные представления о типичных чертах харрных для какогол. Стереотипы явл. По этой причине стереотипы существуют и широко используются людьми. Откуда берутся стереотипыСтереотипами определяется около двух третей форм чел.
82436. Причины различий языковой картины мира 33.33 KB
  Восприятие окружающего мира отчасти зависит от культурно-национальных особенностей носителей конкретного языка. Поэтому с точки зрения этнологии, лингвокультуралогии и других смежных областей наиболее интересным является установление причин расхождений в языковых картинах мира
82437. Учёные – основатели учения о языковой картине мира 33.32 KB
  Языковая картина мира видение восприятие окружающего мира посредством лексический и грамматической системы родного языка; сетка которую наш родной язык набрасывает на наше восприятие мира и его оценку. Другой выдающийся лингвист внесший вклад в разработку учения о языковой картине мира американский учёный Эдуард Сэпир 18841939. Ученик Сэпира Бенджамен Ли Уорф 18971941 стремился обосновать свою гипотезу о влиянии языка не только на восприятие мира людей но и на их поведение.
82438. Языковые лакуны и реалии 33.65 KB
  Нет слова дежурный To hck ехать верхом не спеша Различаются языковую картину мира и концептуальную картину мира. Концептуальную картина мира у всех народов одна и та же т . А языковая картина мира обусловлена особенностями лексико симантической системой языка. Лексика играет ведущую роль в формировании языковой картины мира.
82439. Понятие внутренней формы языка по Гумбольдту 29.54 KB
  Вильгельм фон Гумбольдт разработал учение о внутренней форме языка. Упрощенно говоря под внутренней формой языка он понимал особенности номинации конкретных предметов в конкретном языке. Если раскрывать данное понятие то можно сказать что внутренняя форма языка по Гумбольдту является средством выражения народного или национального духа который способен формироваться во внутренней форме а затем выражаться с помощью языка.
82440. Преломление базовых концептов в национальных менталитетах на примере концепта «Время» 34.62 KB
  Время важнейшая часть бытия человека его жизни и деятельности. Время понятие многоплановое. Время нельзя повернуть вспять нельзя обогнать нельзя вернуться назад.