Основні теоретичні відомості. Контрольні запитання

ВИМІРЮВАННЯ ДЕЯКИХ ТЕРМОДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕСУ ПЛАВЛЕННЯ ОЛОВА

Контрольні запитання

1. Якими параметрами характеризується стан газу?

2. Що називається ізопроцесом і які ізопроцеси ви знаєте?

3. Який процес називається адіабатним?

4. Що називається питомою теплоємністю та молярною теплоємностю і в яких одиницях вони вимірюються?

5. Чому теплоємність с_р більша за теплоємність с_V?

6. Який фізичний зміст універсальної газової сталої R?

7. Сформулювати перший принцип термодинаміки, записати і пояснити його.

8. Як записується вираз першого принципу термодинаміки для адіабатного процесу?

9. Від чого залежить теплоємність газів?

Література: [1,§101,-105, с.326-341]

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5

Мета й завдання роботи − одержати діаграму нагрівання і плавлення (охолодження і тверднення) олова; виміряти температуру плавлення олова, визначити питому теплоту плавлення та приріст ентропії.

У процесі нагрівання твердого кристала збільшується енергія теплового руху структурних одиниць (атомів, молекул), що призводить до послаблення міжмолекулярних зв’язків і може зруйнувати кристалічну решітку, внаслідок чого тіло стає рідким. Плавлення − це рівноважний фазовий перехід твердого кристалічного тіла до рідкого стану, який супроводжується поглинанням теплоти. Температура плавлення − це температура рівноважного фазового переходу з твердого стану в рідкий за сталого тиску.

Для кристалічних тіл процес плавлення відбувається при певній температурі, яка залишається сталою в процесі плавлення.

Аморфні тіла не мають кристалічної решітки, і процес плавлення відбувається в певному інтервалі температур (інтервал розм’якшення).

Зворотним до плавлення є процес тверднення (для кристалічних тіл його називають процесом кристалізації). Під час плавлення тверде тіло поглинає певну кількість теплоти DQ, а під час тверднення виділяє ту саму кількість теплоти:

DQ = lm. (1)

Важливою характеристикою плавлення є питома теплота плавлення l. Це величина, що чисельно дорівнює кількості теплоти, необхідної для розплавлення одиниці маси твердого тіла, взятого при температурі плавлення.

. (2)

Одиницею питомої теплоти плавлення в СI є джоуль на кілограм (Дж / кг).

Одним з поширених методів визначення температури плавлення Т_пл і питомої теплоти плавлення l є метод зняття діаграм плавлення або тверднення (залежності температури речовини від часу) в процесі нагрівання.

Діаграми плавлення і тверднення кристалічного тіла показані відповідно на рис. 1 і 2. На графіках по осі ординат відкладено температуру Т, по осі абсцис час t. На діаграмах Dt₁ − час нагрівання (охолодження) твердого кристалічного тіла, Dt₂, або Dt_фп − час плавлення (тверднення), або час фазового переходу кристалічного тіла, Dt₃ − час нагрівання (охолодження) рідини.

Розглянемо діаграму тверднення (рис. 2). Кожна ділянка графіка відповідає процесам, у яких відбувається зменшення внутрішньої енергії DU за рахунок виділення теплоти DQ. На ділянках 4−3 та 2−1 охолоджується речовина і виділяється кількість теплоти DQ=DQ_4-3+DQ_2-1=сm(T₄-T₃)+сm(T₂-T₁), де с − питома теплоємність речовини поблизу температури плавлення. На ділянці 2−3 відбувається фазовий перехід (тверднення) і виділяється кількість теплоти

DQ_2-3 = lm. (3)

Зміну внутрішньої енергії можна виразити через теплову потужність N. Теплова потужність N− це величина, яка дорівнює зміні внутрішньої енергії за одиницю часу:

. (4)

Процес зміни внутрішньої енергії супроводжується зміною ентропії:

, (5)

де dS − зміна ентропії; dQ − кількість виділеної теплоти; Т − температура системи.

Прилади та обладнання: тигель з оловом, посудина Дьюара, термопара, потенціометр, нагрівник, підставка.

Дата добавления: 2015-05-24