Контрольные вопросы

1. Что называется испарением вещества? Охарактеризуйте процесс испарения и конденсации жидкости с точки зрения молекулярно-кинетической теории.

2. Какая работа совершается при испарении?

3. Почему при фазовых переходах температура остается постоянной?

4. Что называется молярной теплотой испарения (парообразования)? В каких единицах она измеряется?

5. Какой метод определения теплоты парообразования используется в этой работе? В чём его сущность?

6. Почему при давлениях, намного ниже атмосферного, уравнение Ван-дер-Ваальса для насыщенного пара мало отличается от уравнения Менделеева–Клайперона?

7. Как зависит давление насыщенного пара от температуры жидкости?

8. В справочниках приводится теплота испарения, измеренная при давлении 760 мм. рт. ст (2,259·10⁶ Дж/кг). Совпадает ли эта величина с измеренной вами на опыте? Какая из них больше? Оцените разницу между ними.

9. Укажите, исходя из теоретических соображений, в какую сторону должна меняться теплота испарения с увеличением температуры.

10. Выведите расчетную формулу (4).

Лабораторная работа №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Цель работы: Познакомиться с методикой экспериментального определения коэффициента теплопроводности твёрдых тел. Определить коэффициенты теплопроводности прилагаемых материалов.

Литература:

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2. Термодинамика и молекулярная физика. – М.: Наука, 1990, §§ 52–54.

2. Папалекси Н.Д. Курс физики. Т.1. – М.: Гостехиздат, 1948, гл.XIV.

3. Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. – М.: Наука, 1965, §§ 109, 110.

4. Введение в технику эксперимента/ Составитель: Беленко И.А. –   БелГУ, 2004. – 124 с.

Приборы, оборудование и их характеристики:

1. Прибор для измерения коэффициента теплопроводности;

2. Термостат жидкостный ЛАБ – ТС – 01;

3. Электронный секундомер «Интеграл ЧС – 01»;

4. Набор термопар;

5. Цифровой мультиметр GDM – 8145;

5. Тонкие резиновые прокладки, исследуемые тела, диски из эталонного материала;

6. Штангенциркуль.

Теория метода

Способность тел производить передачу теплоты называют их теплопроводностью. Количество теплоты, передаваемое через какую-либо стенку, зависит прежде всего от разности температур по обе стороны стенки. Чем эта разность больше, тем большее количество теплоты передается через стенку за определенный промежуток времени. Легко убедиться на опыте, что количество теплоты, передаваемой за единицу времени через стенку при определенной разности температур, тем больше, чем больше ее площадь и чем меньше ее толщина.

Наконец, теплопередача сильно зависит от материала стенки. Например, теплопроводность металлов значительно превосходит теплопроводность других веществ. Для характеристики теплопередачи различных материалов пользуются понятием коэффициента теплопроводности. При этом коэффициентом теплопроводности (или просто теплопроводностью) называют величину, показывающую, какое количество теплоты передается за единицу времени сквозь единичную площадь стенки единичной толщины при разности температур между поверхностями стенки, равной одному кельвину. В СИ единицей теплопроводности является (Вт/(м·К)). Если, например, теплопроводность алюминия равна 210 Вт/(м·К), то это означает, что через каждый квадратный метр алюминиевой стенки при разности температур 1 К и при толщине стенки 1 м передается 210 Дж теплоты в течение 1 с.

Таким образом, количество теплоты Δq, протекающее в единицу времени (мощность теплового потока) через однородную перегородку толщины Δz и площадью S при разности температур Δt, определяется формулой

Δq = χ S . (1)

где χ – коэффициент теплопроводности, характеризующий свойства среды.

Значение коэффициента теплопроводности χ может быть определено непосредственно из формулы (1), если измерить на опыте величины Δq, Δt, Δz и S. Однако точное определение χ с помощью формулы (1) оказывается нелёгкой задачей из-за трудностей, возникающих при измерении количества теплоты. В методе, применяемом в настоящей работе, вместо непосредственного измерения величины χ производится сравнение теплопроводности исследуемого материала с теплопроводностью некоторого другого эталонного материала с хорошо известным значением коэффициента χ. При этом можно избежать измерения Δq.