абораторна 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:
 |
|
|
(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 ТК до температури плавлення Тпл, 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:
еоретична 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 ТК.
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 Тпл, 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.
