2.Теория лабораторной работы Теоретические сведения

В данной работе необходимо измерить температуру фазового перехода – температуру плавления олова, что позволит определить приращение энтропии.

Так как для обратимых процессов приращение энтропии dS = Q/T , а изменение энтропии при переходе системы из состояния a в состояние b

,

то изменение энтропии при нагревании и плавлении олова определяется как сумма изменения энтропии при нагревании до температуры плавления и при плавлении олова:

или

, (10)

где Q – бесконечно малое количество теплоты, передаваемой системе при температуре Т;

Q₁ и Q₂ – бесконечно малые количества теплоты, полученные оловом при нагревании и при плавлении;

Т_к – начальная (комнатная) температура;

Т_п – температура плавления;

 = 59•10^-3 Дж/кг – удельная теплота плавления;

с = 0,23•10^-3 Дж/(кг•К) – удельная теплоемкость,

m = 0,20 кг – масса олова.

Измерения и обработка результатов

1. С разрешения преподавателя одновременно включить в сеть потенциометр и электрическую печь.

2. Включить тумблер "Диаграмма" на потенциометре. Одновременно включить секундомер.

3. Нагрев производить до температуры t = 250^оС. Отмечать значения температуры через каждые 60 секунд. Результаты измерений заносить в журнал наблюдений.

4. В момент повышения температуры до 250^оС отключить электрическую печь. Выключить тумблер "Диаграмма" и отключить потенциометр от сети.

5. Результаты измерений нанести на график в координатах "Температура, Т, К" и "Время, , с".

6. Вычислить приращение энтропии при нагревании и плавлении олова по формуле (10).

ПРИМЕЧАНИЕ: для остывания олова в установке требуется длительное время, поэтому правую часть графика строить по данным, снятым для левой части. По среднему значению найти температуру плавления олова.

Журнал наблюдений

Время, с	1	2	3	4	5	6	7	…	30
Температура, K								…
Δs, Дж/кг

График

Контрольные вопросы

1. Что называется фазой вещества? Назовите известные современной науке фазы вещества.

2. Что называется фазовым переходом I рода? Приведите примеры таких фазовых переходов.

3. Приведите определения обратимых и необратимых термодинамических процессов. Существуют ли в реальности обратимые термодинамические процессы?

4. Что называется энтропией? Единица ее измерения? Физический смысл энтропии?

5. Объясните смысл утверждения: «энтропия является функцией состояния термодинамической системы».

6. Сформулируйте принцип возрастания энтропии.

7. Выведите формулу изменения энтропии при нагревании и плавлении олова.

8. Опишите устройство установки, используемой в работе.