Еоретична частина. Розділ 7.2, 7.5.
абораторна робота №31
ВИЗНАЧЕННЯ ЗМІНИ ЕНТРОПІЇ
ПРИ НАГРІВАННІ І ПЛАВЛЕННІ СПЛАВУ ОЛОВА
Мета роботи
Використовуючи експериментально визначену температуру плавлення сплаву олова, розрахувати зміну ентропії в процесах нагрівання і плавлення сплаву.
Прилади і матеріали
Вимірювальний пристрій, термометр, секундомір.
Опис вимірювального пристрою
Складовими частинами вимірювального пристрою є:
|
|
(3) – вентилятор для охолодження розплаву;
(4) – термопара для контролю за температурою сплаву.
Термопара, вентилятор і електричний нагрівач під’єднані до блоку (5), на передній панелі якого містяться:
(6) – мілівольтметр – для вимірювання термо е.р.с. термопари
(E,мВ) і вимикачі:
(а) – для ввімкнення блоку в електричну мережу;
(б) – для ввімкнення електричного нагрівача;
(в) – для ввімкнення вентилятора
Виведення розрахункової формули
Кількість теплоти, необхідна для нагрівання сплаву олова від кімнатної температури ТК до температури плавлення Тпл, визначається як:
, (1)
де с– питома теплоємність сплаву,
М – маса сплаву
Кількість теплоти, необхідна для плавлення сплаву:
Q2= М ,(2)
де -питома теплота плавлення.
Зміна ентропії при здійсненні цих процесів:
= . (3)
При підготовці до виконання роботи використати:
еоретична частина. Розділ 7.2, 7.5.
Послідовність виконання роботи
1. Перевести всі вимикачі в положення “вниз” .
2. Визначити і записати у першу колонку таблиці початковий показ мілівольтметра Е0, який відповідає початковій температурі сплаву ТК.
3. Під’єднати блок (5) до електричної мережі і ввімкнути вимикач (а) ( мережа).
4. Ввімкнути вимикач (в) ( нагрів) і через кожні 2хв. записувати покази мілівольтметра. Після досягнення термо е.р.с. значення 4мВпокази мілівольтметразаписувати через кожні 0,5хв. Нагрів здійснювати до t » 1500 C.
5. Після повного розплавлення сплаву вимкнути вимикач (в) (нагрів), ввімкнути вимикач (б)( вентилятор) і також через кожні 0,5 хв.записувати в таблицю покази мілівольтметра, поки температура сплаву не понизиться до t » 700 C.
6. Використавши таблицю ґрадуювання термопари (Додаток 3),
визначити відповідні температури і побудувати ґрафіки
залежності температури сплаву Твід часу tдля процесів
нагрівання і охолодження .
7. Визначити температуру плавлення Тпл , яка дорівнює температурі
кристалізації. (вказані температури визначаються горизонтальни-
ми ділянками ґрафіків Т(t), оскільки процеси плавлення і криста-
лізації – ізотермічні і температура деякий час постійна).
8. За формулою (3) визначити зміну ентропії.
9. Розрахувати абсолютну і відносну похибки.
маса сплаву М=(6,5 ± 0,05)10-3 кг
питома теплоємність сплаву с=(230 ± 0,5) Дж/(кг К)
питома теплота плавленнясплаву =( 58,6 ± 0,05)103 Дж/кг
Таблиця результатів вимірювань
t, хв | вимір | вимір | вимір | вимір | вимір | вимір | вимір | ð | |
нагрів | Е, мВ | вимір | вимір | вимір | вимір | вимір | вимір | вимір | ð |
t0 C | табл. | табл. | табл. | табл. | табл. | табл. | табл. | ð | |
T, К | розр. | розр. | розр. | розр. | розр. | розр. | розр. | ð | |
t, хв | вимір | вимір | вимір | вимір | вимір | вимір | вимір | ð | |
охолод-ження | Е, мВ | вимір | вимір | вимір | вимір | вимір | вимір | вимір | ð |
t0 C | табл. | табл. | табл. | табл. | табл. | табл. | табл. | ð | |
T, К | розр. | розр. | розр. | розр. | розр. | розр. | розр. | ð |
Контрольні запитання
1. Сформулювати перший закон термодинаміки.
2. Сформулювати другий закон термодинаміки.
3. Пояснити фізичний зміст ентропії.
4. Вивести формулу для визначення зміни ентропії при нагріванні і подальшому плавленні сплаву олова.
Рекомендована література
1. Курс фізики / За редакцією І.Є.Лопатинського.
– Львів: Вид. «Бескид Біт», 2002.
2. Трофимова Т.И. Курс физики.– М.: Высшая школа, 1990.
3. Савельев И. В. Курс общей физики, т.1 –М.: Наука, 1982.