Изучение зависимости коэффициента теплопроводности газа от давления.

Рассмотрим передачу тепла стенки кругового цилиндра от нити, расположенной по оси цилиндра, через слой газа. Если нить нагревать электрическим током, то через некоторое время устанавливается стационарное состояние , при котором температуры - нити и - цилиндра, неизменны ; тогда от нити к цилиндру передается энергия W.

Выберем такой – участок длины нити, чтобы темпера

Изменение наклона кривых указывает на наличие температурного интервала, в котором происходит выделение теплоты кристаллизации, в отличие от чистого компонента, у которого выделение теплоты кристаллизации происходит при одной строго определенной температуре. В том случае, когда вещества обладают неограниченной растворимостью в жидкой фазе и совсем не растворяются друг в друге в твердой (Bi-Cd ; Ag-Pb), они образуют диаграмму с наличием эвтектики (рис. 3). На диаграмме точками а и b обозначены температуры затвердевания чистых веществ А и В. Линия аЕb - температуры начала кристаллизации в зависимости от состава смеси (линия ликвидуса). Точка Е, в которой пересекаются обе кривые кристаллизации, называется эвтектической точкой, а кристаллы, выделяющиеся в ней, называются эвтектикой. Эвтектика представляет собой мелкодисперсную смесь кристаллов чистых компонент.

тура вдоль него была постоянной. При этом величина зависит oт W и теплопроводности газа. Из уравнения теплопроводности, следует: (1) где – коэффициент теплопроводности, - градиент температуры, - площадь поверхности любого цилиндрического слоя длины DL (см. рис. 1) рис.1 Найдем из уравнения (1) Интегрируя получим : Измерив температуры и зная геометрические размеры прибора и W, можно вычислить коэффициент теплопроводности: (2) Прибор состоит из длинного стеклянного цилиндра 1

ление характеризуется определенной температурой, являющейся константой данного вещества. В противоположность чистым веществам, многокомпонентные смеси кристаллизуются не при одной температуре, а в некотором интервале температур. Поэтому плавление и кристаллизация сплава данной концентрации характеризуется температурами начала и конца кристаллизации, которые сильно зависят от состава сплава. Для суждения о зависимости температуры кристаллизации расплавов от их состава результаты измерений удобно представить в виде диаграммы состояния. Диаграмма состояния есть графическое изображение изменения равновесного состояния сплавов в зависимости от температуры и концентрации. Очевидно, что внешний вид диаграммы состояния различен для различных комбинаций веществ и будет определяться характером взаимодействия между компонентами сплава. Простейший вид диаграмма состояния имеет в том случае, когда вещества обладают неограниченной растворимостью как в жидкой, так и в твердой фазе. Таким свойством обладают системы Cu-Ni ; Ag-Au ; Вi-Sb и др. Диаграмма состояния таких сплавов (типа сигары) приведена на рис. 1, где по оси ординат нанесены температуры, а по оси абсцисс - концентрации. Линия аNKb называется линией ликвидуса, линия аМLb - линией солидуса. Выше линии ликвидуса имеется однородная жидкость. Ниже линии солидуса - однородный твердый раствор. Заштрихованная область является областью расслоенияна жидкую и твердую фазы. При построении кривой охлаждения сплава концентрации С видно, что она имеет две критические точки К и М (рис. 2), соответствующие началу и концу затвердевания соответственно.

(рис. 1). рис.2 Вдоль цилиндра натянута - тонкая платиновая нить, нагреваемая током от аккумуляторов 2. величину протекающего через нить тока можно регулировать магазином сопротивлений 3 и измерять амперметром 4. Падение напряжения на участке длины измеряется потенциометром 5. Ток замыкается ключом 6, температура стенки цилиндра измеряется термометром, 8 – клапан, 9 – зажим. Для уменьшения конвекции цилиндр расположен вертикально. Выполнение работы. определяется по току и падению напряжения на участке нити длины DL. (3) где - мощность излучения. При сравнительно невысокой температуре , поэтому величиной в формуле (З) можно пренебречь. Температура стенок цилиндра измеряется термометром. Температура нити вычисляется по её сопротивлению ,

сы жидкости, соответствующее различным токам через катушки. Работу следует проводить при постоянно включенном токе с тем, чтобы избежать колебаний чашек весов. Если ампулка непрозрачна, h следует определять так: взвешивается пустая ампулка и ампулка с жидкостью. Разность масс где - плотность жидкости, – диаметр (внутренний) ампулки, – высота жидкости. Если L – длина ампулки, то h=L-l. рис.2 Построение диаграммы состояния системы олово-свинец термическим методом и определение эвтектической точки. Плавление и кристаллизации вещества являются фазовым переходом первого рода и для чистых веществ плав

где - сопротивление нити при температуре t^°С, - сопротивление нити при 0^°С, - термический коэффициент сопротивления. Величины - постоянные прибора, они указаны на рабочем месте. Цилиндр присоединен к насосу и давление воздуха в нем можно изменять. Давление воздуха в цилиндре измеряется манометрами. Сравнительно большие давления - U - образным ртутным манометром, а малые-компрессионным двух предельным манометром Мак-Леода. Таким образом, k можно определять на интервале давлений от атмосферного до такого давления, при котором средняя длина свободного пробега молекул воздуха сравнима с линейными размерами цилиндра. Последовательность операций. 1. Поставить рукоятку магазина сопротивлений так, чтобы его сопротивление было 99,9 Ома. Это необходимо для того, чтобы не испортить магазин сопротивлений и нить. 2. Включить ключ и, вращая рукоятки магазина, установить ток накала нити равным 150 мА. 3. Измерять потенциометром падение напряжения на . 4. Закрыть клапан 8 и зажим 9 и включить насос. 5. Приоткрыв клапан 8 на короткое время, немного уменьшить давление в системе и, закрыв клапан 8, измерить падение напряжения на DL, поддерживая величину тока накала равной 150 мА и соответствующее давление в системе. Так измерять в интервале давлении до нескольких торр 5 или 6 раз. 6. Установить ток накала на 100 мА и измерять соот

ампулки, - плотность насыщенных паров, которая находится по формуле: где - молекулярный вес жидкости, - давление насыщенных паров жидкости при температуре Т. Размеры ампулки могут быть подобны экспериментальным путем. Высота, например, выбирается следующим образом: измеряем D при разных расстояниях h от поверхности жидкости до края ампулки. Начиная с некоторого значения , D перестает зависеть от h. Для эксперимента, следовательно, можно пользоваться ампулкой, для которой . С другой стороны, следует помнить, что чем больше высота и меньше диаметр ампулки, тем меньше изменение в массе, поэтому увеличивать высоту и уменьшать диаметр надо в таких пределах, чтобы изменение в массе было не слишком мало. Опыт следует производить при постоянной температуре, поскольку D=D(Т), и избегать конвекции в газе, что достигается плавным взвешиванием на магнитных весах и предохранением установки от толчков. Выполнение работы. Закрытая ампулка с испытуемой жидкостью ставится на правую чашку весов и уравновешивается с помощью разновесов. Снимаем крышку с ампулки и кладем её на ту же чашку. Изменение массы ампулки с жидкостью в результате диффузии уравновешивается в дальнейшем с помощью последовательно соединенных катушек - соленоидов, через которые пропускается ток. Магнитные поля катушек направлены в одну и ту же сторону,что приводит к их взаимному отталкиванию. Имеющаяся градуировочная кривая m(мг), I(мA) позволяет определить изменение мас

ветствующие падения напряжения и давления от нескольких торр до торр 10-12 раз. Примечание. Малые давления измеряются манометром Мак-Леода при открытом клапане 8. Манометр Мак-Леода имеет два предела измерений для сравнительно больших и малых давлений. Его постоянные написаны на шкале. При использовании более широкого капилляра пренебрегают наличием узкого. Рекомендуемая таблица для записи измерений

Атмосферное даление Р= тор

Постоянные Мак-Леода ; ;

I ампер

U вольт

R ом

W ватт

Показания U-обр. манометра

Показания Мак-Леода

мм

р тор

мм

тор