Лабораторна робота № 2.06. Визначення приросту ентропії при плавленні речовини ⇐ ПредыдущаяСтр 19 из 21Следующая ⇒ Вступ Ентропія є функція стану макросистеми, що характеризує напрямок протікання самовільних процесів в ізольованій термодинамічній системі. Якщо система переходить з одного стану в інший, то зміна ентропії в результаті такого процесу не залежить від виду процесу, а визначається різницею ентропії системи в кінцевому і початковому станах. Зміна ентропії в системі при нескінченно малій зміні її стану дорівнює:                                        ,                                     (1) де  – ентропія,  – термодинамічна температура системи,  – кількість теплоти, що надається системі. При кінцевому оборотному переході системи з стану 1 в стан 2 зміна ентропії дорівнює:                               .                           (2) У випадку ізотермічного процесу . Наприклад, зміна ентропії при випаровуванні рідини дорівнює скритій теплоті випаровування, поділеній на температуру випаровування. Для довільного кругового оборотного процесу . Всі реальні процеси в ізольованих системах відбуваються таким чином, що ентропія системи зростає. В цьому твердженні міститься зміст другого закону термодинаміки. Метод вимірювання В даній роботі визначають зміну ентропії  при нагріванні і охолодженні олова масою . Кількість теплоти, необхідна для нагрівання олова від початкової температури  до температури плавлення  визначається, як відомо, по формулі                                     ,                                  (2)   де  – питома теплоємність олова. Кількість теплоти , затрачена на плавлення олова при постійній температурі , дорівнює:       ,         (3) де  – питома теплота плавлення олова. Зміна ентропії при нагріванні олова визначається за формулою:                                           (4) Після інтегрування одержимо:                                                         (5) Рис. 2.7

Установка (рис. 2.7) складається з тигельної печі (1), термопари (2), мілівольтметра, включеного в коло термопари і тигля з оловом (3), розміщеного в печі. Один з кінців термопари розміщено в тигель з оловом (3), другий знаходиться в посудині з маслом (4) при кімнатній температурі. Температура плавлення олова визначається за показами мілівольтметра.

Завдання

1. Визначити зважуванням масу олова, розмістити тигель з оловом у піч і встановити термопару.

2. Включити піч, нагріти і розплавити олово. Визначити температуру плавлення олова та поміряти температуру масла.

3. По формулі (5) визначити приріст ентропії. Визначити похибки.

Контрольні запитання:

1. Який фізичний зміст ентропії ?

2. В чому полягає зміст другого закону термодинаміки ?

3. Які термодинамічні процеси називаються оборотними ?

Лабораторна робота № 2.07. Визначення питомої теплоємності металів

Метод визначення теплоємності

Рис. 2.8

Прирівнюючи швидкості охолодження двох нагрітих зразків (швидкості зниження їх температур), можна визначити теплоємність одного з них, якщо відома теплоємність другого. Кількість теплоти , яку віддає металевий зразок масою  при зниженні його температури на , визначається як відомо, за формулою:

                                    ,                                 (1)

де  – питома теплоємність металу. Ця ж кількість теплоти переноситься через площадку поверхні зразка в оточуюче середовище і ії можна визначити за законом теплопровідності Фур’є

                                 ,                              (2)

де  – коефіцієнт теплопровідності,  – градієнт температури, тобто зміна температури на одиницю довжини в напрямку нормалі до поверхні зразка. Таким чином

                                                                  (3)

Записавши це співвідношення для двох зразків з врахуванням того, що для однакових по розмірах і формі зразків ,  однакові, то

                              .                           (4)

Установка (рис. 2.8) складається з електропечі 1 з боковим отвором, в який вставляють зразки 2, виготовлені у вигляді однакових циліндрів. В кожному із зразків є канал, у який вставляють термопару, підключену до гальванометра 3, шкала якого проградуйована в градусах Цельсія.

Завдання

1. Нагріти мідний (еталонний) зразок до температури 600°С і виключити електропіч.

2. В процесі охолодження зразка через кожні 10-15 секунд проводять відлік температури по показах гальванометра. Після охолодження зразка до температури нижче 100°С дослід повторюють ще раз. Аналогічні досліди провести для досліджуваного зразка.

3. Для кожного зразка побудувати графіки залежності температури від часу по середніх значеннях температур.

4. Одержані криві  перевести в криві  графічним методом.

5. Користуючись графіками  і формулою (4) визначити питому теплоємність досліджуваних зразків при різних значеннях температури. При цьому з таблиці, приведеної нижче, взяти значення теплоємності міді о області температур від 373 до 673 К

 

Т, К	373	473	573	673	773	873
С, Дж/кг∙К	394	408	422	434	448	456

6. Побудувати графіки залежності питомої теплоємності від температури для всіх досліджуваних зразків.

Додаткові вказівки

1. Для побудови графіка  провести на графіку  ряд вертикальних ліній через рівні проміжки . З різниці значень ординат кривої в точках перетину її вертикальними прямими знайти різниці температур для відповідних інтервалів часу. Відношення цієї різниці температур до інтервалу часу дасть швидкість охолодження металу в даній точці кривої, тобто швидкість охолодження зразка при певній температурі.

2. На основі цих даних побудувати таблицю значень  і  та побудувати графіки залежності  для всіх зразків.

Контрольні запитання

1. В чому полягає суть методу визначення теплоємності в даній роботі ?

2. Який метод побудови кривих залежності швидкості охолодження зразка від температури ?

 

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться: