9610

Визначення питомої теплоти фазового переходу першого роду при темпратурі кипіння

Лабораторная работа

Физика

Визначення питомої теплоти фазового переходу першого роду при темпратурі кипіння Мета роботи -вивчення явища фазового переходупершогороду у процесах пароутворювання і конденсації води. Переход речовини з однієї фази до іншої може супрово...

Украинкский

2013-03-14

59 KB

3 чел.

Визначення питомої теплоти фазового переходу першого роду при темпратурі кипіння

Мета роботи -вивчення явища фазового переходу першого роду у процесах пароутворювання і конденсації води.

Переход речовини з однієї фази до іншої може супроводжуватися поглинанням або виділенням тепла. Такі переходи називаються фозовими переходами першого роду. Існують також переходи , які не пов’язані з поглинанням і виділенням тепла. Вони називаються фазовими переходами другого роду. Якщо у процессі фазового переходу тиск підтримується сталим , то температера не змінюється : при цьому у кожному тискові однозначно відповідає температура фазового переходу. Фазовий перехід першого роду кількісно характерезується питомою теплотою фазового переходу. Так перехід рідкої фази у пароподібну характере-зують  питомою теплотою пароутворення. Величина , яка чисельно дорівнює кількості тепла, необхідного для перетворення одиниці маси рідини за температури кипіння у пару тієї ж температури, називається питомою теплотою пароутворення. Така ж кількість тепла виділяється у процесі конденсації одиниці маси пари.

У цій роботі питома теплота пароутворення визначається шляхом знаходження питомої теплоти конденсації пари.

Під час випаровування вилітають найбільш швидкі молекули, що спричиняє зменшення температури рідини. Для підтримання сталої температури необхідно надавати енергію зовні. За рахунок кінетичної енергії молекул, що вилетіли з рідини, здійснюється робота, по - перше проти поверхневих сил , де - число молекул в одиниці маси,   середня величина поверхневих сил, - вістань на якій діють ці сили. По-друге, проти зовнішнінього тиску, через те , що випаровування супроводжується збільшенням питомого об’єму речовини .Якщо випаровування відбувається за сталого зовнішнього тиску, то робота проти сил зовнішнього тиску дорівнює ( - ), де та - відповідно питомі об’єми пари та рідини ( питомим об’єммом називають об’єм , що його займає одиниця маси речовини).Таким чином =     + ( - ).

Звідси випливає , що питома теплота пароутворення при збільшенні температури зменшується .Дійсно, з підвищенням температури зростає гутина насиченої пари біля поверхні рідини, що призводить до зменшення (компенсації ) сил, що діють у поверхневому шарі і, таким чином, до зменшення першого додана     .

Крім цьго, з підвищенням температури зменшується різниця питомих об’ємів ( - ) рідини та пари. За критичної температури питома теплота пароутворення стає рівною нулю.

У цій роботі експкрементально визначається питома теплота пароутворення води при атмосферному тиску.

Основним елементом експерементальної установки є калориметр 1 (рис.1) . Він удає з себе металевий циліндр , який вміщено у теплоізолюючий кожух з кришкою для запобігання втрати тепла. До цього кожуха прикріплена стійка 2, на якій при допомозі рухомого кронштейна 3 закріплюється мотор з мішалкою 4 та термометр. В середині колориметра вміщується змієвик 5, який  за допомогою зварювання з’єднаний з коробкою – збірником 6, що призначена  для збору конденсованої пари(конденсату). Коробка-збірник  має вентеляційну трубочку 7. Водяна пара утворюється у кип’ятильнику 8.Нагрівання здійснюється електричною плиткою.

Ідея досліду в тому, що пара при температурі кипіння, проходячи через змійовик та конденсуючись у ньому, віддає тепло калориметру, воді та зануреним у неї деталям.

Складемо рівняння теплового балансу

 m3l+m2C2(t2-q)=(m1C1+m2C2+K)(q-t1),

де

 K  теплоємність калориметра, мішалки та зануреної частини термометра;

 m1маса змійовика,

 C1 питома теплоємність змійовика,

 t1 початкова температура калориметра, води та занурених у неї деталей,

 q їх кінцева температура,

 m2 – маса води у калориметрі,

 l – питома теплота пароутворення,

 m3 – маса пари, що сконденсувалася,

 t2 початкова температура пари та сконденсованої води(температура , при якій відбувається конденсація пари),

 m4 - маса змійовика з конденсатом.

Звідси  l= .

Методика виконання роботи.

  1.  Після переконання в тому, що кип’ятильник заповнений водою, вімкнути електричкну плитку в електричну мережу.
  2.  Зважити порожній колориметр.
  3.   Заповнити колориметр водою (1.5-2 л) та зважити заповнений колориметр і помістити в термостат.
  4.  Зважити ретельно просушений змієвик і установити його у колориметр, закріпити.
  5.  Коли із з’єднувальної гумової трубочки надітої на патрубок кип’ятильника, почне діяти інтенсивний струмінь пари, ввімкнути мотор мішалки та заміряти початкову температуру води у колориметрі. Це буде температура колориметра з усіма вміщеними в ньому деталями.
  6.  Безпосередньо після заміру початкової температури з’єднати гумову трубочку з змієвиком.
  7.  Коли температура води у колориметрі зростає на 8-10 0 С, відімкнути пару та після тривалого перемішування води заміряти кінцеву температуру і вимкнути мотор мішалки.
  8.  Витягнути змієвик з колориметра, ретельно витерти ганчіркою зовні та зважити його. Зрозуміло, різниця кінцевого і початкового результатів зважування визначить масу сконденсованої пари.

Маючи на увазі, що теплоємність з калориметра , мішалки і термометра К=850 Дж/К питома теплоємність змієвика =65Дж/кг.К ), на основі закону збереження енргії скласти рівняння теплового балансу, із якого визначити величину питомої теплоти пароутворе-ння.Тепломність води дістати із  нижче наведеної таблиці для середньої темпепратури води.

0

0

5

10

15

20

25

30

35

Питома теплоємність

води,С10-3ДЖ/ кг-К

4.229

4.209

4.197

4.191

4.186

4.183

4.179

4.179

Похибку вимірів маси рідини у колориметрі та конденсату визначати половиною найменшої поділки вагів у відповідності з числом зважувань.

Похибку визначення питомої теплоти пароутворювання  обчислити методом диференціювання. У вступі до лабораторної роботи М-1 наведено приклад складання рівняння теплового балансу та обчислення похибки вимірювання для даної роботи.

Література

1.Савельев И.В. Курс общей физики.Т. .М.. «Наука», 1968, с. 391-393.

2.Фриш С.Э.. Тиморва А.В. Курс общей физики, Т. .М.. Физматгиз 1962, с. 328-331.

Контрольні запитання

  1.  Мета роботи?
  2.  Що називають фазовими переходами першого і другого роду? Навести приклади цих переходів.
  3.  Що називають питомою теплотою пароутворення ?
  4.  Що називають питомим об’ємом?
  5.  Проти яких сил здійснюється роботи за рахунок кінетичної енергії молекул , що вилетіли з рідини?
  6.  Як і чому змінюється питома теплота пароутворення зі збільшенням температури та до якого значення вона прямує?
  7.  Як визначається похибка вимірів маси води у колориметрі та конденсату?
  8.  Яким методом визначається похибка вимірювання питомої теплоти пароутворювання та в чому його суть?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23497. Современный русский язык: Учебник 3.16 MB
  Русский язык относится к группе славянских языков которые делятся на три подгруппы: восточную языки русский украинский белорусский; южную языки болгарский сербскохорватский словенский македонский; западную языки польский чешский словацкий кашубский лужицкий. Нормированность литературного языка заключается в том что состав словаря в нем регламентирован значение и употребление слов произношение правописание и образование грамматических форм слов подчиняются общепринятому образцу. Достаточно привести пример активного...
23498. Справочник по русскому языку. Пунктуация 968.01 KB
  Пунктуация РАЗДЕЛ 1 Знаки препинания в конце предложения и при перерыве речи 1. Точка ставится в конце законченного повествовательного предложения: Навстречу солнцу ползёт тёмная свинцовая громада. Точка не ставится в конце предложения после точки обозначающей сокращение слова: и др. отрезок находящаяся в начале предложения или текста и выраженная как правило формой именительного падежа существительного либо словосочетанием во главе с этой формой именительный темы или именительный представления называет лицо предмет явление...
23499. РУССКИЙ ЯЗЫК И КУЛЬТУРА РЕЧИ 3.64 MB
  II I 2 5 Русский язык и культура речи: Учебник Под. 2000 формирующий государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки специалистов включает в обязательный минимум специальных дисциплин курс под названием Русский язык и культура речи. Он открывается главой которая вводит в сложный мир русского языка: раскрывает отличие понятий языка и речи функции и особенности языка и речи знакомит с определенными понятиями и основными терминами а главное – объясняет специфику речи в межличностных и общественных отношениях.
23500. Большая буква в рекламе не нуждается 53.5 KB
  Тем не менее именно эти малозначительные большие и маленькие буквы таят в себе крупную проблему. В немецком как известно с большой буквы пишутся все существительные в английском многие названия пишутся с использованием всех прописных компания SUITS или просто каждое слово кроме служебных в названии начинается с большой буквы British Banker`s Association. Естественно что всякому рекламодателю хочется чтобы за те же деньги буквы были как можно крупнее и выразительнее. Есть и другой считающийся убийственным аргумент: если мол мы...
23501. Русский язык: Новый русский язык 48.5 KB
  В Бобруйск жывотное Аффтар жжот Ржунимагу Фтему Фтопку эти выражения уже знакомы не только молодым бездельникам но и взрослым людям. Пруцца падонки такими словами написаны целые рассказы или криатиффы как их называют сами аффтары. Бегает этот дрищ па квартире ф трясках и сударагах какихта вечна мерзнет и ссыцца Под аффтарами свои каменты оставляли каментатары. Когда аффтаров стало очень много а интересных криатиффов мало камминтатары начали экономить время.
23502. Второстепенные члены предложения 32.5 KB
  Структурным свойством распространенного предложения является наличие второстепенных членов. Вопрос о второстепенных членах предложения в нашей лингвистике не получил однозначного решения.Буслаев предложил выделять второстепенные члены предложения по синтаксическому употреблению и по значению.
23503. Контрольная работа по синтаксису 51.5 KB
  До самой последней страницы нельзя было догадаться кто убил этого несчастного пасечника. 2 Кто убил этого несчастного пасечника. Расширенная схема: N1Obj ØPraed у когоSubj Кто убил этого несчастного пасечника. Индикатив прошедшего времени Кто убил этого несчастного пасечника.
23504. Переход е в о в современном русском языке 42.5 KB
  1960 Переход е в о в современном русском языке Из истории русского языка известен закон о переходе не начального е в о. По силе этого закона в нашем современном русском языке мы имеем в соответствии с старшим е под ударением как из исконного е так и из образовавшегося из еря гласный о если далее следует твердый согласный. В положении перед ч щ как согласными звучащими только мягко в современном литературном языке перехода е в о не должно быть. Перед согласным ц в литературном языке известным только в твердом виде но некогда...
23505. Сочетание чн в русском языке 33 KB
  1960 Сочетание чн в русском языке Согласно с историей русского языка звукосочетание чн в русском языке нового исторической поры происхождения. Исчезновение редуцированных между двумя согласными не в позициях абсолютного конца и абсолютного конца слова вызвало появление в русском языке впервые рядов новых групп согласных таких которые до этой поры в языке не существовали. Теоретически можно ожидать троякой возможной судьбы сочетания чн в языке: А это сочетание сохраняется в языке; Б в результате редукции взрывной части трифтонга из него...