Описание метода измерений и установки
Применяемый в этой работе метод определения удельной теплоты плавления олова основан на том, что скорость выделения теплоты при кристаллизации металла должна быть равна скорости теплоотдачи в окружающую среду
(2)
где - удельная теплота плавления;
- масса олова;
- время процесса кристаллизации;
- количество тепла отдаваемого в окружающую среду,
- скорость теплоотдачи.
Из формулы (2) имеем:
(3)
Так, как в процессе кристаллизации температура металла не изменяется, то скорость теплоотдачи в этот период не может быть изменена непосредственно. Но скорость теплоотдачи при прочих равных условиях зависит только от разности температур между нагретым телом и окружающей средой. Поэтому среднее значение скорости охлаждения до наступления процесса кристаллизации и после него будет приблизительно равно скорости теплоотдачи в период затвердевания. Воспользовавшись этим можем записать:
где – масса сосуда содержащего исследуемый металл,
- удельная теплоемкость сосуда,
и
- удельные теплоемкости жидкого и твердого олова;
и
- скорости охлаждения олова до и после затвердевания.
Следовательно, удельная теплота плавления определяется следующей формулой: (4)
Для расплавления олова применяется электроплитка 1 ( рис. 2.) с нихромовым нагревателем с мощностью 300 Вт.
Олово в количестве 50 г помещается в фарфоровый тигель 2 емкостью 10 см3. Температура олова измеряется закрепленным в держателе 3 штатива 4 термометром 5.
Порядок выполнения работы
1. Взвешиванием на технических весах определяется масса тигеля и масса олова.
2. Тигель с оловом помещается на электроплитку. Когда олово расплавится в него погружается термометр, и температура доводится до . Затем электроплитка выключается.
3. Через каждые записываются показания термометра. Измерения прекращаются при охлаждении олова до
, после чего электроплитка вновь включается и олово расплавляется для извлечения из него термометра.
4. По таблице наблюдений строят график зависимости , откладывая по оси ординат температуру
, а по оси абсцисс-
время ( рис.3). По этой кривой графически определяются значения величин
и
, а также длительность промежутка времени, в течении которого температура олова осталась неизменной.
На полученной кривой выбирают два прямолинейных участка и
. Через выбранные участки проводят касательные к кривой. Длина горизонтального участка кривой дает в выбранном маштабе время отвердения
, а тангенсы углов наклонных прямых- средние скорости охлаждения до и после отвердевания
. Для определения
и
к оси
опускают перпендикуляры
и получают треугольники
и
( см. Рис.3). Из этих треугольников находят тангенсы углов
и
:
;
5.Вычислить удельную теплоту плавления олова по формуле (4). Значения и
считаются заданными.
6. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу:
№ | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
7. Окончательный результат измерения записать в виде
и сравнить его с табличным значением.
Контрольные работы
1. Как представляется плавление тел с точки зрения молекулярно- кинетической теории?
2. Сформулировать первое начало термодинамики.
3. Доказать, что процесс плавления является изотермическим.
4. Дать определение удельной теплоты плавления и вывести единицу ее измерения в .
5. Объяснить метод измерения удельной теплоты плавления.
Лабораторная работа 8