Томский политехнический университет
Отделение естественных наук ШБИП
Отчет по лабораторной работе В-МФ-02
Наблюдение фазовых переходов «жидкость-газ» и определение критической температуры Фреона-13
Студент(ка) гр. 5А36
Ф.И.О. Кондрашов М.А.
к выполнению лабораторной работы ДОПУЩЕН
_________________________________________
вставьте скриншот результата теста-допуска к лабораторной работе
Цель работы: ознакомление с фазовыми переходами, определение линии равновесия «жидкость-пар» в ТV-координатах, наблюдение критического состояния вещества.
КРАТКОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Термодинамической фазой называется физически однородная часть вещества, которая по своим физическим свойствам отличается от других его частей и отделена от них поверхностью раздела
Фазовый переход - это скачкообразный переход вещества из одной фазы в другую при непрерывном изменении внешних условий – температуры, давления, магнитных и электрических полей и др.
Фазовые превращения первого рода это такие превращения, которые сопровождаются поглощением или выделением теплоты
Характерные особенности фазовых превращений первого рода 1. Скачкообразность 2. Переход из одной фазы в другую при заданном давлении происходит при определенной температуре. 3. Переход вещества из одной фазы в другую всегда связан с поглощением или выделением некоторого количества тепла. При фазовых переходах происходит изменение удельного объема фаз.
Состояние динамического равновесия наступает если число молекул, вылетающих из жидкости в результате теплового движения, равно числу молекул, возвращающихся обратно в жидкость.
Сущность метода определения линии равновесия «жидкость-пар» в ТV–плоскости по исчезновению мениска. При равномерном нагревании ампулы (расширением стенок можно пренебречь) происходит практически изохорический процесс. В результате этого процесса вещество переходит через линию равновесия жидкость-пар. Построив график зависимости температуры исчезновения мениска от удельного объема вещества в ампулах, можно определить критические параметры вещества.
Схема установки состоит:
1.Сосуд
2. Ампулы
3. Термостат
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Порядок выполнения работы
№6 VЖ=0.4см3
№5 VЖ=0.55см3
№4 VЖ=0.7см3
№3 VЖ=1.0см3
№2 VЖ=1.3см3
№1 VЖ=1.5см3
-
Плотность Фреона-13
Температура
жидкость
газ
200С
Скорость нагрева – 0,1 К/мин Скорость охлаждения – 0,1К/мин
Объем ампулы V=1,95 см3, , при t=200C |
|||||||||||
№ ампулы |
VЖ , см3
|
mж ,г |
Vг, см3
|
mг, г |
m=mж+mг, г |
см3/г |
температура исчезновения мениска |
температура появления мениска |
|
||
t1,0C |
T1,0K |
|
|
|
|||||||
1 |
1.5 |
1,38 |
0.45 |
0.1134 |
1.4934 |
1.31 |
22.7 |
295.7 |
20 |
293 |
|
2 |
1.3 |
1.196 |
0.65 |
0.1638 |
1.3598 |
1.43 |
25.7 |
298.7 |
22.7 |
295.7 |
|
3 |
1.0 |
0.92 |
0.95 |
0.2394 |
1.1594 |
1.68 |
28.6 |
301.6 |
25.7 |
298.7 |
|
4 |
0.7 |
0.644 |
1.25 |
0.315 |
0.959 |
2.03 |
22.7 |
295.7 |
20 |
293 |
|
5 |
0.55 |
0.506 |
1.4 |
0.3528 |
0.8588 |
2.27 |
25.7 |
298.7 |
22.7 |
295.7 |
|
6 |
0.4 |
0.368 |
1.55 |
0.3906 |
0.7586 |
2.57 |
28.6 |
301.6 |
25.7 |
298.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
.,0C
.,0K
Измерения провел студент (ка) группы 5А36
Кондрашов М.А.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Нанесите полученные экспериментальные точки на TV–диаграмму. Проведите через них аппроксимирующие кривые (линия равновесия «жидкость-пар») отдельно для нагрева и охлаждения. Определите координаты критической точки (Vk и Tk)
Vk = 2.57 см3
Tk= 301.6 К = 28.6 0С.
558 кг/м3
Сравните полученные результаты с литературными данными.
Координаты критической точки Фреона-13
Критическая температура – 28,870С.
Критическое
давление - 39
1
атм.
Критическая плотность - 579 1 кг/м3
Вывод
Эксперимент позволил убедиться в существовании критической точки, при которой фреон-13 переходит из жидкости в газ и наоборот. Благодаря проведенным измерениям удалось определить критическую температуру фреона-13, которая составила 28.6 0С.. Таким образом, цель работы была успешно достигнута, и полученные результаты согласуются с известными данными о физических свойствах фреона-13.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Фазовые переходы. Приведите примеры фазовых переходов.
2. Фазовые равновесия.
3. Вывод правила рычага.
4. Метастабильные состояния.
5. Условия устойчивости системы.
6. Критические сотояние вещества.
7. Объясните причины различия температур исчезновения и появления менисков, определенных при нагреве и охлаждении.
8. Почему критическая опалесценция наблюдается не во всем объеме ампулы?
ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ
________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
Выполнил студент группы 5А36
Кондрашов М.А.
Проверил Преподаватель__________________
_______________________________________