Описание установки и вывод расчетной формулы. Схема установки для определения изменения энтропии приведена на рисунке 1
Схема установки для определения изменения энтропии приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 Схема установки: 1 – электропечь; 2 – тигель с оловом;
3 – термопара; 4 – прибор для измерения температуры
Установка состоит из электропечи 1, в которую помещают тигель с оловом 2, в олово введена термопара, соединенная с прибором для измерения температуры 4 (логометром или милливольтметром). Питание осуществляется от электросети с напряжением 220 В.
Для определения общего изменения энтропии олова в процессе нагрева и плавления необходимо вычислить количество тепла, сообщенное данной массе олова в каждом из этих процессов
(3)
где 
- теплота, переданная данному телу при нагреве, Дж; с – удельная теплоемкость олова, Дж/кг×K; m – масса олова, кг; 
- комнатная температура, К; 
- температура плавления олова, К.
, (4)
где 
- теплота, переданная данной массе олова при плавлении, Дж; 
- удельная теплота плавления, Дж/кг; m – масса олова, кг.
Подставляя значения и в формулу (1) получим
; (5)
. (6)
Так как
Q= + ,
то общее изменение энтропии
. (7)
Порядок выполнения работы и требования
К оформлению результата
3.1 При подготовке к лабораторной работе необходимо изучить и законспектировать следующие библиографические источники:
- для неинженерных специальностей С. 232–244 /1/.
- для инженерных специальностей С. 110–114 /2/; С. 89–123 /3/.
3.2 Поместить в тигель кусочки олова.
3.3 Привести в контакт термопару с оловом.
3.4 Включить электронный потенциометр.
3.5 Записать комнатную температуру 
.
3.6 Включить одновременно цепь печи и секундомер, отмечая время τ через каждые t = 20о показаний логометра.
3.7 Данные внести в таблицу 1. Измерения проводить до тех пор, пока температура не достигнет постоянной величины 
, а затем начнет увеличиваться.
Таблица 1 Результаты измерений
| Обозн. физ. вел. | Полученные результаты | ||||||||
 | |||||||||
 мин. |
3.8 Выключить цепь печи и проводить аналогичные измерения при охлаждении олова.
3.9 Построить график 
3.10 По полученному графику определить температуру плавления олова 
. Затем перевести в К: 
.
3.11 Вычислить по формулам (5 - 7) приращение энтропии при нагревании и плавлении олова т. е.: 
, 
, 
. Параметры, необходимые для вычислений, приведены в таблице 2.
Таблица 2 Однократно измеренные величины
| Обозначения физических величин | |||||||
 |  |  |  |  | | | |
(20,0±0,01)10-3 кг  | (250±0,5) Дж/кг | (58,6±0,05) 103 Дж/кг К |  |
3.12 Определить абсолютные погрешности по формулам:
; (8)
; (9)
. (10)
3.13 Записать окончательный результат в виде:
. (11)
Контрольные вопросы
4.1 Какие формулировки второго закона термодинамики Вам известны?
4.2 Какие два толкования энтропии Вы знаете?
4.3 Какие термодинамические процессы называются круговыми, обратимыми и необратимыми?
4.4 Как изменяется энтропия при различных процессах?
4.5 Что Вы знаете о вечном двигателе второго рода?
4.6 По какому признаку можно безошибочно отличить кристаллическое тело от аморфного?
4.7 Как выглядят графики плавления аморфного тела и тела кристаллического?
4.8 Что такое приведенная теплота?
4.9 Каков физический смысл неравенства Клаузиуса?
4.10 Можно ли уменьшить энтропию тела, входящего в замкнутую систему?
4.11 Может ли изменяться энтропия при неизменной температуре?
Лабораторная работа №6