Послідовність виконання роботи. Використовуючи експериментально визначену температуру плавлення сплаву олова, розрахувати зміну ентропії в процесах нагрівання і плавлення сплаву.

Лабораторна 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:

	Рис.1

в б а

(1) – тиґель зі сплавом олова, вміщений в електричний нагрівач (2);

(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 Т_К до температури плавлення Т_пл, 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:

Теоретична 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 Т_К.

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 4мВ покази 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 Т від часу t для процесів

нагрівання і охолодження.

7. Визначити температуру плавлення Т_пл, 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.