МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

___________________

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Определение изменения энтропии при плавлении олова

Методические указания к лабораторной работе № 11

Пенза 2007

УДК 531.23

ББК 22я7

А 13

Составители:	Г. И. Грейсух, доктор технических наук, профессор; Л.И.Абрамова, кандидат физико-матема­ти­ческих наук, доцент; С.В.Голобоков, канди­дат технических наук, доцент; Н.А. Очкина, канди­дат технических наук, доцент
Рецензент –	В.Г.Недорезов, доктор технических наук, профессор

Рассмотрены процессы нагревания и плавления олова, при­ведены расчетные формулы для определения изменения энтропии.

Методические указания подготовлены на кафедре физики и предназначены для использования студентами специальностей 290100, 290300, 290600 и др. в лабораторном прак­ти­ку­ме по курсу общей физики.

© Пензенский государственный

Университет архитектуры и строительства, 2007

Цель работы – изучение процессов плавления и кристаллизации олова и определение изменения энтропии.

Теоретические положения

1. Теплоемкость твердых тел

Теплоемкостью твердого тела называется величина, равная отношению количества теплоты dQ, поглощаемого телом при бесконечно малом изменении его температурыdT, к этому изменению:

. (1)

Удельной теплоемкостью вещества называется физическая величина, равная количеству теплоты dQ, необходимому для нагревания единицы массы вещества на один Кельвин:

. (2)

Отсюда количество теплоты, необходимое для нагревания вещества, определяется выражением

. (3)

Молярная теплоемкость С_m– физическая величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моля вещества на 1 К:

, (4)

где n= – количество вещества, выражающее число молей.

Удельная теплоемкость ссвязана с молярной С_mсоотношением

, (5)

где m– молярная масса вещества.

Твердое тело – агрегатное состояние вещества, отличающееся стабильностью формы. Тепловое движение атомов твердого тела характеризуется малыми колебаниями около положения равновесия. Все вещества (за исключением гелия) при достаточно низких температурах переходят в твердое состояние. При подводе теплоты к твердому телу она расходуется на увеличение энергии колебаний атомов.

Согласно молекулярно-кинетической теории средняя кинетическая энергия, приходящаяся на одну степень свободы атома твердого тела

Полная энергия колебательного движения атомов в одном направлении складывается из кинетической и потенциальной энергии, которые равны друг другу, и может быть определена по формуле

Так как каждый атом обладает тремя степенями свободы, то пол­ная энергия одного атома твердого тела равна:

. (6)

Внутренняя энергия одного моля равна:

, (7)

где N0 –	число Авогадро;
R –	универсальная газовая постоянная.

При подводе теплоты в условиях постоянного объема все тепло уходит на увеличение внутренней энергии. Поэтому молярная (атом­ная) теплоемкость твердого тела определяется равенством:

. (8)

Из формулы (8) следует, что молярная теплоемкость твердых тел есть величина постоянная, одинаковая для всех веществ. Это утверждение называется законом Дюлонга и Пти.

Как показал опыт, при обычных температурах молярная (атомная) теплоемкость большинства твердых тел близка к значению 25,12 Дж/(Кмоль) и почти не зависит от температуры.