Описание экспериментальной установки

Схема лабораторной установки приведена на рис.2. Ампула с оловом 1 нагревается в электрической печи 2. Внутри ампулы находится металлическая трубка - чехол с термопарой 3 «хромель – копель», спай которой находится в ампуле. Концы термопары через гнезда и провода соединены с милливольтметром, измеряющим термоэ.д.с -.ε. Электрическая печь находиться в модуле стенда. Подключение электрической печи к сетевым разъемам стенда производится вилкой подводящих проводов 4.

4

Рис. 2

Порядок выполнения работы

1. Зарисовать таблицу и занести в нее данные установки.

Температура воздуха в лаборатории - Т₁ – К Таблица .

Масса олова m=(данные на установке), кг Удельная теплоемкость олова сv=0,243 (Дж/Ккг)			Масса ампулы m1=(данные на установке), кг Удельная теплоемкость материала ампулы cv1=0,46 (Дж/Ккг)
№	, мВ	, К		Т, К	t, с
1. 2. ... 40

2. Включить стенд, милливольтметр, электрическую печь.

3. Проследить в течении некоторого времени за тем, чтобы олово находящееся в ампуле расплавилось. Процесс плавления олова происходит при постоянной температуре плавления. При этом показания милливольтметра практически не меняются. Окончание процесса плавления можно определить как момент времени, после которого показания милливольтметра начинают возрастать.

4. Через 1 минуту после окончания процесса плавления отключить электрическую печь. Милливольтметр должен показывать ~ 13 мВ. Т.к. процесс нагревания обладает инерционностью, то некоторое время показания милливольтметра будут расти, а затем начнут уменьшаться.

5. При ε = 14 мВ включить секундомер и через каждые 10 секунд снимать показания милливольтметра. Данные занести в таблицу.

6. Измерение ε продолжать до тех пор, пока не будут пройдены три области процесса охлаждения, область полного расплава; область кристаллизации; область охлаждения твердого олова. Время опыта - около 10 минут. Получив 30 - 40 экспериментальных точек, выключить милливольтметр и стенд.

Обработка результатов измерений

1. Используя зависимость  = kθ, где k = 0.667мВ/К, θ = Т-Т₁ , определить разность температур олова и окружающей среды для зафиксированных моментов времени. Рассчитать соответствующие значения Т. Данные занести в таблицу.

2. Построить диаграмму отвердевания олова и по ней определить:

а) температуру кристаллизации олова Т_кр;

б) время фазового перехода t_ф.п.;.

в) скорость охлаждения образца (область расплава), выделив прямолинейный участок диаграммы в близи области фазового перехода.

3. По формуле (3) вычислить удельную теплоту кристаллизации олова.

4. По формуле (8) вычислить изменения энтропии в процессе кристаллизации олова.

8. Рассчитать погрешности  и Т_кр и сравнить полученные значения  и Т_кр с табличными значениями.

9. Сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Что такое фаза, фазовый переход?

2. Что такое фазовый переход первого рода?

3. Чем отличается фазовый переход первого рода от фазового перехода второго рода?

4. Из чего складывается внутренняя энергия твердого тела?

5. Объясните процессы плавления и кристаллизации.

6. Почему температура тела при плавлении и кристаллизации остается постоянной?

7. Расплавится ли тело, если его нагреть до температуры плавления?

8. Нарисуйте диаграмму плавления и дайте характеристику происходящим процессам.

9. Выведите формулу (3).

10. Что такое энтропия? Сформулируйте физическое содержание этого понятия.

11. В чем заключается статистический смысл энтропии?

12. Как меняется энтропия при плавлении, при кристаллизации?

13. Укажите возможные погрешности измерений.