Задание 2: Определение энтропии твёрдого тела и её изменения при нагревании
Теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой работы против внешних сил.
(20)
(21)
где
-
атмосферное давление;
(22)
где
-
коэффициент объёмного расширения;
(23)
(24)
8
(25)
Порядок выполнения работы
1. Снять кожух с рабочего элемента установки и повесить его на винты задней панели. Включить установку тумблером «Сеть».
2. Плотно закрыть крышку пустого калориметра и включить нагреватель. Установить регулятор мощности источника питания 7 (рис. 1) в положение «4» или «5».
3. При температуре калориметра t0, равной 25 0С, включить секундомер. Произвести 7-10 измерений времени нагревания пустого калориметра τ0 с шагом 1 0С. Показания приборов занести в табл. 2.
Таблица 2
|
Номер измерения |
U(В) |
I(А) |
t0 0С |
t 0С |
Δt0С |
τ0c |
τc |
(τ-τ0)c |
CT, Дж/К |
Суд, |
С, |
4. Выключить нагреватель и охладить калориметр до начальной температуры t0. Для более быстрого остывания калориметра до температуры t0 последовательно поместить в него образцы, расположенные во втором ряду (без маркировки массы). Извлечение образцов из калориметра произвести рукояткой 5 (рис. 2) при повороте рычага 7 в крайнее правое положение.
5. Повернув рычаг 7 в левое положение, поместить в калориметр один из исследуемых образцов, взятый по указанию преподавателя. Плотно закрыть крышку калориметра и в течение 3-5 минут подождать выравнивания температур калориметра и материала образца.
6. Включить нагреватель калориметра, установив то же значение напряжения в цепи, что и при нагревании пустого калориметра.
7. Включить секундомер при той же начальной температуре t0, что и при нагревании пустого калориметра. Сделать 7-10 измерений времени нагревания калориметра с образцом τ через интервал температуры 1 0С. Показания секундомера занести в табл. 2.
8. Выключить нагреватель, открыть крышку калориметра и вынуть образец.
9. Построить график τ-τ0=f(Δt), откладывая по оси ординат разность времени нагревателя калориметра с образцом и пустого калориметра (τ-τ0), а по оси абсцисс – изменение температуры калориметра Δt. По нанесенным опытным точкам провести усредненную прямую и определить тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс.
10. По формуле (19) рассчитать теплоемкость CT исследуемого образца.
9
11. По формулам (3) и (4) определить удельную Суд и молярную С теплоемкости образца, используя данные табл. 1.
12. Определить приращение энтропии тел, а также изменение энтропии системы по формулам (6), (7), (8), (9). Результаты вычислений занести в таблицу 3.
13. Определить погрешность результатов измерений.
14. Выключить установку тумблером «Сеть».