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