МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

Определение изменения энтропии при плавлении олова

Методические указания к лабораторной работе № 11

Пенза 2007

УДК 531.23

ББК 22я7

О-62

Рекомендовано Редсоветом университета

Рецензент –

кандидат технических наук, доцент С.Ф. Сав­ченкова

О-62	Определение изменения энтропии при плавлении олова: Ме­тодические указания к лабораторной работе № 11 / Г.И. Грейсух, С.С. Саранцева, С.В. Голобоков, Н.А. Очкина. – Пенза: ПГУАС, 2007. – 16 с.

Рассмотрены процессы нагревания и плавления олова, при­ведены расчет­ные формулы для определения изменения энтропии.

Методические указания подготовлены на кафедре физики и предназначены для использования студентами специальностей 290100, 290300, 290600 при вы­пол­нении лабораторного прак­ти­ку­ма по курсу общей физики.

Ó Пензенский государственный

университет архитектуры и строительства, 2007

Ó Грейсух И.Г., Абрамова Л.И.,

Голобоков С.В., Очкина Н.А., 2007

Цель работы – изучение процессов плавления и кристалли­зации олова и определение изменения энтропии.

Теоретические положения

1. Теплоемкость твердых тел

Теплоемкостью твердого тела называется величина, равная отношению количества теплоты Q, поглощаемого телом при беско­нечно малом изменении его температуры dT, к этому изменению:

. (1)

Удельной теплоемкостью вещества называется физическая вели­чина, равная количеству теплоты Q, необходимому для нагревания еди­ницы массы вещества на один Кельвин (К):

. (2)

Отсюда количество теплоты, необходимое для нагревания ве­щест­ва, определяется выражением

. (3)

Молярная теплоемкость С_ – физическая величина, равная коли­честву теплоты, необходимому для нагревания 1 моля вещества на 1 К:

, (4)

где  = – количество вещества, выражающее число молей.

Удельная теплоемкость с связана с молярной С_ соотношением

, (5)

где  – молярная масса вещества.

Твердое тело – агрегатное состояние вещества, отличающееся стабильностью формы. Тепловое движение атомов твердого тела характеризуется малыми колебаниями около положения равновесия. Все вещества (за исключением гелия) при достаточно низких температурах переходят в твердое состояние. При подводе теплоты к твердому телу она расходуется на увеличение энергии колебаний атомов.

Согласно молекулярно-кинетической теории средняя кинетичес­кая энергия, приходящаяся на одну степень свободы атома твердого тела

Полная энергия колебательного движения атомов в одном направлении складывается из кинетической и потенциальной энер­гии, которые равны друг другу, и может быть определена по фор­муле

Так как каждый атом обладает тремя степенями свободы, то пол­ная энергия одного атома твердого тела

. (6)

Внутренняя энергия одного моля

, (7)

где N0 –	число Авогадро;
R –	универсальная газовая постоянная.

При подводе теплоты в условиях постоянного объема все тепло уходит на увеличение внутренней энергии. Поэтому молярная (атом­ная) теплоемкость твердого тела определяется равенством:

. (8)

Из формулы (8) следует, что молярная теплоемкость твердых тел есть величина постоянная, одинаковая для всех веществ. Это утверж­дение называется законом Дюлонга и Пти.

Как показал опыт, при обычных температурах молярная (атом­ная) теплоемкость большинства твердых тел близка к значе- нию 25,12 Дж/(Кмоль) и почти не зависит от температуры.