САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПЕТРА ВЕЛИКОГО
Институт Энергетики
Высшая школа атомной и тепловой энергетики
Лабораторная работа ТД - 6
"Определение теплоты фазового превращения и изменения энтропии при кристаллизации олова"
Студент гр. 3231401/20002 ______Школьников А.С.
Студент гр. 3231401/20002 ______Сирош С.А.
Преподаватель ________________ Павлов А. В.
Содержание
1. Введение 3
2. Описание установки 4
3. Результаты эксперимента 5
4. Обработка результатов 8
5. Вывод 9
1. Введение
В зависимости от термических параметров состояния – давления и температуры любое вещество может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии.
Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое называется фазовым превращением. В ходе таких превращений плотность, удельная энтропия и другие свойства вещества меняются скачком. При фазовых превращениях может выделяться или поглощаться теплота. Переход вещества из одной фазы в другую, происходящий при постоянных температуре и давлении до полного исчезновения первой фазы, называют равновесным фазовым переходом.
Переход вещества из жидкой фазы в твердую называют кристаллизацией, обратный процесс—плавлением. Плавление и кристаллизация чистых веществ (химических элементов) происходят при постоянной температуре, которая от давления зависит весьма слабо.
Для начала кристаллизации необходимо, чтобы в жидкости имелись центры кристаллизации – неоднородности, вокруг которых начинается образование твердой фазы. Если центры кристаллизации в жидкости отсутствуют, то она может быть охлаждена до температуры более низкой, чем температуры кристаллизации. В обычных условиях этого, как правило, не происходит.
2. Описание установки
Схема установки и вид панели управления представлены на рисунке 1. В плавильную печь 1 с помощью подъемного устройства 2 опускают ампулу с оловом 3, в которой размещена ХК-термопара 4, соединенная с первым каналом измерителя температуры 5 типа 2ТРМО. По окончании плавления всей массы олова ампулу поднимают из печи, и подъемное устройство стопорят винтом 7. Термопара 6, измеряющая температуру воздуха вблизи поднятой из печи ампулы 3, соединена со вторым каналом измерителя температуры 5. Чтобы ускорить охлаждение ампулы и обеспечить условие const, используют вентилятор 8. На передней панели установки 9 размещены подъемное устройство 7, регулятор температуры печи 10, измеритель температуры 5, тумблеры «Сеть» 11, «Вентилятор» 12, «Нагрев» 13 и тумблер измерителя температуры 15.
Рисунок 1 Схема (а) и панель управления (б) экспериментальной установки.
3. Результаты эксперимента
Таблица 1
Результаты измерений
-
τ, с
t, C
τ – τкр, с
ln
0
240
-30
5,361292
15
236,8
-15
5,346155
30
231,6
0
5,321057
45
226,4
15
5,295313
60
222,4
30
5,275049
75
221,7
45
5,27146
90
222,5
60
5,27556
105
222,5
75
5,27556
120
222,6
90
5,276072
135
222,5
105
5,27556
150
222,5
120
5,27556
165
222,3
135
5,274537
180
222,2
150
5,274025
195
222,1
165
5,273512
210
221,9
180
5,272487
225
221,5
195
5,270432
240
220,8
210
5,266827
255
219,9
225
5,262172
270
218,7
240
5,255932
285
217,5
255
5,249652
300
216,4
270
5,243861
315
214,1
285
5,231643
330
212,7
300
5,224132
345
211,1
315
5,215479
360
208,6
330
5,201806
375
204,6
345
5,179534
390
200,4
360
5,155601
405
196,1
375
5,13049
420
191
390
5,099866
435
187,1
405
5,075799
450
182,8
420
5,048573
465
179,2
435
5,025195
480
175,4
450
4,999911
495
171,8
465
4,975353
Продолжение таблицы 1
Результаты измерений
-
τ, с
t, C
τ – τкр, с
ln
510
168
480
4,94876
525
165
495
4,927254
540
161,4
510
4,90082
555
158
525
4,875197
570
155
540
4,85203
585
151,8
555
4,826712
600
148,8
570
4,80238
615
146
585
4,779123
630
143,2
600
4,755313
645
140,5
615
4,731803
660
137,9
630
4,708629
675
135,2
645
4,683981
690
132,9
660
4,662495
705
129,9
675
4,633758
720
128,4
690
4,619073
735
126,1
705
4,596129
750
124
720
4,574711
765
122
735
4,553877
780
120
750
4,532599
795
118
765
4,51086
810
116
780
4,488636
825
114,3
795
4,46935
840
112,5
810
4,448516
855
110,8
825
4,428433
870
108,8
840
4,404277
885
107
855
4,382027
900
105,4
870
4,361824
915
104
885
4,343805
930
102,5
900
4,324133
945
101
915
4,304065
960
99,5
930
4,283587