Порядок выполнения работы. 1. Вывести на минимум ручки потенциометров и тумблеры в исходное положение
1. Вывести на минимум ручки потенциометров и тумблеры в исходное положение
2. Подать на установку питание, включив тумблер «ВКЛ» в модуле «СЕТЬ».
3. Включить тумблер «ВКЛ» в модуле «НАГРЕВ».
4. Регулятором «НАГРЕВ» модуля установить заданную мощность нагрева. Нагреть образец немного выше температуры плавления ( 
). Отключить нагрев.
5. Снять зависимость температуры как функции времени Т=f(t) в процессе охлаждения и кристаллизации образца. Показания регистрировать через 15 секунд (до 
).
6. Построить график зависимости Т = f(t). Для нахождения точек A и D на оси абсцисс влево и вправо откладывать отрезки Dt, равные времени кристаллизации металла, 
(участок ВС на кривой).
7. Оценить приращение энтропии по формуле (2), исходя из экспериментальных результатов, полученных для олова (масса образца m=0,15кг). Сделать выводы.
Контрольные вопросы и задания
1. Что называется переходом первого рода?
2. Что понимается под фазой вещества?
3. Являются ли различными фазами вещества твёрдое и жидкое стекло?
4. Чем отличаются кристаллические твёрдые тела от аморфных твёрдых тел?
5. Что происходит при плавлении твёрдых кристаллических тел и аморфных тел?
6. Что называется скрытой теплотой перехода? Почему при одних фазовых превращениях она поглощается, а при других выделяется?
7. В чём суть метода определения удельной теплоты плавления металлов?
8. Почему при кристаллизации температура остаётся постоянной, хотя мы продолжаем охлаждать металл?
9. Запишите математическое выражение второго начала термодинамики.
10. В чём заключается физический смысл понятия энтропии?
11. Как объяснить приращение энтропии при плавлении металла?
Список рекомендуемой литературы
1. Матвеев А. Н. Молекулярная физика. М.: Высш. шк., 1987.
2. Сивухин Л. В. Общая физика. Т. 2. М. – : Наука, 1993.
3. Иверонова В. И. Физический практикум. Ч. 1. М.: Высш. шк., 1968.
Лабораторная работа 2-6
Определение отношения удельных теплоемкостей воздуха
Цель работы: ознакомиться с применением первого начала термодинамики к процессам в газах.
Задача работы: определить отношение удельных теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и объеме методом Клемана-Дезорма.
Теоретическая часть
Теплоемкостью тела называется физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое нужно подвести к телу или отнять от него для изменения его температуры на 1K. Теплоемкость, отнесенная к единице массы вещества, называется удельной теплоемкостью; теплоемкость, отнесенная к одному молю вещества, называется молярной. Обе эти величины являются характеристикой вещества, из которого состоит тело.
Из определения теплоемкости следует, что она выражается в Дж/К. Удельная теплоемкость измеряется в Дж/(кг*К), а молярная - в Дж/(моль*К). Между молярной теплоемкостью 
и удельной 
существует очевидное соотношение 
. где 
- молярная масса вещества. Если моль вещества нагревается не на 1К, а на 
,то количество затраченной теплоты равно 
. Откуда
(2-6.1)
Согласно первому началу термодинамики, количество теплоты, сообщаемое термодинамической системе, идет на изменение ее внутренней энергии 
и на совершение работы 
:
.
Если нагревание происходит в условиях, когда объем остается постоянным, то соответствующая теплоемкость называется теплоемкостьюпри постоянном объеме, или изохорической теплоемкостью, и обозначается 
:
.
Так как теплота при этом тратится лишь на изменение внутренней энергии (свойство идеального газа), то
и ,
откуда
.
Если же при нагревании остается неизменным давление, то теплоемкость называется теплоемкостью при постояном давлении, или изобарической теплоемкостью, и обозначается 
:
,
откуда
.
Первое начало термодинамики принимает вид:
,
откуда
.
| М |
| Б |
| К |
| Н |
| Рис. 2-6.1. Схема экспериментальной установки |
| М |
| Б |
| К |
| Н |
| Рис. 2-6.1. Схема экспериментальной установки |
следует, что 
, т.е.
(уравнение Роберта Майера). Оно показывает, что
больше на величину универсальной газовой постоянной 
. Величина отношения теплоемкостей газов 
обозначается 
. Она зависит от сорта газа, т.е. числа степеней свободы( i ) молекул газа. В классической теории теплоемкостей 
. Соответственно для одноатомных газов ( 
), 
,для двухатомных ( 
), 
, и для трех- и многоатомных газов с нелинейными жесткими молекулами( 
), 
. Величина играет важную роль в теории теплоемкостей газов. Она входит в уравнение Пуассона ( 
).Зная ,можно не прибегая к непосредственному измерению , которое порой затруднено, оценить эту величину.
Существует несколько способов измерения . В данной работе представлен способ оценки величины методом Клемана-Дезорма.