министерство высшего и среднего специального образования рсфср

Тюменский государственный университет

Кафедра молекулярной физики

ЛАБОРАТОРИЯ МЕХАНИКИ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ ПЛАВЛЕНИЯ ПАРАФИНА

Тюмень 1985

Работа утверждена на заседании кафедры молекулярной физики от 29.01.86 г.

Работа печатается по решению учебно-методического совета университета

Лабораторная работа составлена старшим преподавателем кафедры молекулярной физики В.И.Семихиным, исследуется фазовый переход твердое тело-жидкость при постоянном давлении. По кривой плавления определяются теплоемкость твёрдого и жидкого парафина и удельная теплота плавления. Определяется температура плавления парафина при атмосферном давлении.

определение удельной теплоты плавления парафина.

.КРАТКАЯ ТЕОРИЯ.

Переход вещества из твердой фазы в жидкую называется плавлением. У кристаллических тел при постоянном внешнем давлении плавление происходят при определенной температуре, называемой температурой плавления.

Предположим, что к кристаллическому телу ежесекундно подводится одно и то же количество теплоты. Тогда его температура будет постепенно возрастать до тех пор, пока не достигнет значения температуры плавления (рис.1,точка 1).

Отношение элементарного количества теплоты , сообщённого телу при нагревании к соответствующему изменению температуры, тела называется теплоёмкостью.

(1)

Превращения его в жидкость при той же температуре плавления, называется удельной теплотой плавления

(2)

где и - внутренние анергии единицы массы вещества в жидкой и твердой фазах, и - удельные объемы жидкости и твердого тела, Р - постоянное давление, при котором происходит плавление.

Зависимость температуры плавления от давления описывается уравнением Клапейрона-Клаузиуса:

(3)

Обратный плавлению процесс перехода вещества из жидкой фазы в твердую называется кристаллизацией. Кристаллизация связана с выделением количества теплоты, равного теплоте плавления, и для химически чистых жидкостей протекает при постоянной температуре, причем Т_{кристал} совпадает с температурой плавления Т.

2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ. ТЕОРИЯ МЕТОДА.

Определение удельной теплоёмкости парафина проводится калориметрическим методом на установке, схема которой изображена на рис.2. __

На; общей подставке смонтированы осветитель 1 и калориметр 2 с теплоизолирующими стенками из пенопласта, в который помещена пробирка с парафином 3. Внутри пробирки помещен нагреватель термодатчик 5.

Измеряется и количество тепла, подведенного к парафину , и изменение температуры парафина

где Р- мощности нагревателя, время нагрева. Теплоёмкость определяется как частное от деления на

Удельная теплоёмкость парафина определяется по формуле:

где - масса парафина

Часть анергии выделенная нагревателем, пойдет на нагрев пробирки. С учетом этого выражение (4) примет вид;

где С_с - удельная теплоёмкость стекла, mc- масса стеклянной пробирки

Удельная теплота плавления парафина определяется по формуле:

где 2-время плавления парафина.

3.Измерения

Перед началом измерений необходимо подготовить к работе электрический термометр.

1. Включить ЭТ. '

2. Поставить переключатель в положение "контроль".

3. Регулятором "напряжение" вывести стрелку прибора на деление 45.

4. Поставить переключатель в положение "измерение" ЭТ позволяет измерять температуру в пределах от 0 до 100°С. В работе предлагается снять зависимость изменения температуры от времени. Для этого:

1. Подать" напряжение 220 в не нагреватель.

2. Поставить переключатель нагревателя в положение "вкл" и одновременно запустить секундомер.

3. При достижении температуры плавления, на что будет указывать стабилизация ЭГ, занести показания ЭТ в табд.1»

4.Показания ЭТ перевести с помощью градуировочного графика в градусы Цельсия. ( I деление ЭТ-2 градусам Цельсия),

5.Записать показания ЭТ в табл.1 после достижения температуры плавления через одну минуту.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ.

1.Найти мощность нагревателя по формуле:

где U - напряжение нагревателя,Rn - сопротивление нагревателя, В работе R_н - 21500 ом. По формуле (8) определить удельную теплоту плавления парафина. mп,- 38 р. С_с - 0,14 кал/град; 1 кал/град -4190 дж/кг х mc=50гр.

Определить удельную теплоемкость жидкого парафина. Из формул (6) и (7) следует:

где Сж.ф. - удельная теплота жидкой фазы парафина, 3 - время нагрева жидкого парафина.

Контрольные вопросы.

1.Дать определение теплоемкостей, удельной и молярной

теплоемкости тел.

2.Что такое удельная теплота плавления?

3.Плавление, кристаллизация тел.

4.Фазовые диаграммы.

5.Тройная точка.

ЛИТЕРАТУРА

1.И.В.Савельев. Курс общей физики.Т.1.- 1977, §§125-127.

2.А.К.Кикоин, И.К. Кикоин. Молекулярная физика. Изд."Наука",

1976, И 129-130.

6