Опис установки. Експериментальна установка наведена на (рис

Експериментальна установка наведена на (рис. 3)

Гарячай спай термопари 1 поміщений в тигель з оловом і знаходиться на підставці 2, що утримується кронштнйном 3, з допомогою стопорного гвинта 4. Потенціометр 5 проводить автоматичний запис сигналу, який поступає від термопари 6, холодний спай термопари 7 знаходиться в посудині Дьюара 8.

Посудину (тигель) з досліджуваною речовиною вміщують в електронагрівну піч 9, нагрівають вище температури плавлення, а потім вимикають нагрівник і вимірюють за допомогою самописця КСП−4 температуру речовини в тиглі до повного тверднення. Температуру початку й кінця експерименту беруть такою, щоб виконувалась умова: Dt₁=Dt₂=Dt₃ (див. рис. 2). При досить повільному охолодженні можна вважати, що температури проби (олова) і тигля однакові в усіх точках. Ці температури відкладені на рис. 2 по вертикальній осі.

Ліва спадна частина кривої тверднення відповідає охолодженню розплаву в тиглі, права − охолодженню твердого зразка. Теплова потужність N на кожній з цих ділянок дорівнює зміні внутрішньої енергії системи за одиницю часу і визначається рівнянням:

. (6)

Маса проби металу (олова) m і тигля (міді) m₁, а також їх питомі теплоємності поблизу температури плавлення відомі (с = 2,66×10² Дж/(кг×К), с₁ = 4,09×10² Дж/(кг×К)).

Горизонтальна ділянка зображує процес тверднення (кристалізації) олова. Її ордината − температура тверднення, а приріст абсциси − час фазового переходу t_ф.п. Для цього процесу справджується рівняння

NDt_ф.п=l m₁ , (7)

де l − питома теплота плавлення (тверднення).

Виключивши N із формули (1) і (2), знайдемо

. (8)

Зауважимо, що процес тверднення і наступного охолодження твердого олова супроводжується зміною ентропії:

(9)

де с¢ = 2,46×10² Дж/(кг×К) − питома теплоємність твердого олова.

Дата добавления: 2015-05-24