Теоретичні відомості. Вивчення кристалізації твердого тіла методом знЯття кривої охолодження

Вивчення кристалізації твердого тіла методом знЯття кривої охолодження

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 26

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1 Який процес називається адіабатним?

2 Записати рівняння адіабати (рівняння Пуасона).

3 Який фізичний зміст показника адіабати?

4 Записати показник адіабати через число ступенів вільності.

5 Чому ?

6 Яка хвиля утворюється в трубі?

7 Що таке пучність і вузол?

8 Вивести робочу формулу.

МЕТА РОБОТИ: визначити температуру кристалізації і питому теплоту плавлення (кристалізації) сплаву олова з свинцем.

ОБЛАДНАННЯ: мілівольтметр, термопара на штативі, тигель із досліджуваним сплавом, керамічна підставка, пінцети.

Кристалізація – фазовий перехід першого роду речовини з рідкого стану в твердий. Цей перехід відбувається за сталої температури, яка називається температурою кристалізації. Температура кристалізації рівна температурі плавлення.

Температура кристалізації (плавлення) визначається методом встановлення залежності температури від часу під час охолодженні тіла з розплаву. Якщо тіло знаходиться в розплавленому стані, то спочатку воно охолоджується до температури кристалізації (ділянка 1-2 на рис. 26.1.) При цьому виділяється кількість теплоти:

, (26.1)

де m – маса сплаву, с_р - питома теплоємність речовини в рідкому стані; с_m - питома теплоємність тигля; t₁ -початкова температура; t_пл – температура кристалізації m_m - маса тигля.

Після того, як температура досягла значення t₂ – починається процес кристалізації, який протікає при сталій температурі (ділянка 2 – 3 на рис. 26.1). При цьому виділяється кількість теплоти:

(26.2)

де l - питома теплота кристалізації, яка рівна питомій теплоті плавлення, m – маса сплаву.

Після закінчення процесу кристалізації тверде тіло, охолоджується разом з тиглем (ділянка 3–4 на рис.26.1), при цьому виділяється кількість теплоти:

(26.3)

де -питома теплоємність речовини в твердому стані, t ₄ – кінцева температура охолодження твердого тіла.

Величину можна визначити як середнє значення швидкості віддачі тепла сплаву від рідкого до твердого стану, помножене на час кристалізації:

(26.4)

В цій формулі - час охолодження рідкого сплаву (рис. 26.1); - час кристалізації рівний (рис.26.1); - час охолодження твердого тіла . Підставивши у формулу (26.4) вирази (26.1); (26.2) і (26.3) та розв’язавши одержаний вираз відносно одержимо:

(26.5)

де m – маса сплаву; m_m – маса тигля; - питома теплоємність рідкого сплаву, - питома теплоємність тигля; - питома теплоємність твердого сплаву; t₁ – початкова температура сплаву; t_кр – температура кристалізації (плавлення); t₄ – кінцева температура охолодження твердого тіла; - час охолодження рідкого сплаву: - час кристалізації; - час охолодження твердого сплаву, який не повинен перевищувати час . Схематична установка показана на рис. 26.2.

1 − тигель з досліджувальним сплавом, 2 – термопара; 3 –штатив для кріплення термопари; 4 – електроплитка; 5 − мілівольтметр.

Дата добавления: 2014-12-16