4. Ход выполнения работы

1. Включим нагрев печи, установив ручку автотрансформатора так, чтобы амперметр показывал не более 4,75А .

2. При достижении температуры шлака 890С включим тумблер «Сеть» лицевой панели измерительной установки.

3. После достижения температуры шлака 900С и автоматического выключения печи поставим ручку автотрансформатора в положение «0» и по мере охлаждения шлакового расплава будем записывать одновременно (через каждые 10 градусов) значения динамической вязкости, отображаемые на экране жидкокристаллического индикатора на передней панели вискозиметра, и температуры. Измерения вязкости будем производить до застывания шлака, когда показания на индикаторе станут равными 2200.

4. Тогда выключаем тумблером «сеть» процессора вискозиметр и вынимаем электрические вилки используемых приборов из розетки.

При этом значения коэффициента динамической вязкости в пузах (1 Па∙с = 10 пуаз) равны 0.01 от показаний индикатора.

5. Результаты эксперимента и их обработка

Таблица с опытными данными, а также график зависимости вязкости шлака от температуры и график зависимости логарифма вязкости шлака от обратной температуры, построенный по опытным данным представлены в Приложении 1.

Рассчитаем энергию активации на промежутке 1073К– 1173К (вязкость меняется от 22 Пуаз до 11,56 Пуаз соответственно).

Из уравнения (1.3) получим уравнение для расчета энергии активации:

E_ = T₁∙T₂∙R∙ln(₁/₂)/(T₂-T₁) (5.1)

Подставим соответствующие значения в формулу (5.1) получим

E_ = 1073∙1173∙8,31∙ln (22/11,56)/(1173-1073) = 67,3 кДж/моль.

Определена функция зависимости логарифма вязкости от обратной температуры для всего интервала температур (из экспериментальных данных).

y = 8721,2∙x – 4,966

tgα=y’=8721,2= ln ·T

где тангенс угла наклона касательной – это первая производная в точке х.

Откуда из формулы (1.3) получаем

E_ = 8721,2∙8,314= 72,5 кДж/моль

6. Выводы

В данной работе была определена зависимость вязкости расплавленного шлака от температуры. Сравнивая зависимость вязкости от температуры, полученную экспериментально (см. Приложение 1) с теоретическими (см. рис. 2.2) можно сделать вывод о природе шлака – в данном случае имеем кислый шлак.

В приложении 1 для графиков построены линии тренда, и указаны зависимости, полученные по ним, а также среднеквадратичные отклонения (достоверности аппроксимации линий тренда). Он показывает степень соответствия экспериментальных данных с известной теоретической зависимостью. Его значение может лежать в диапазоне от 0 до 1. Чем ближе R² к 1, тем точнее модель описывает имеющиеся данные.

Получено для зависимости вязкости от температуры уравнение y=40370e^-0.0069x

Среднеквадратичное отклонение R² = 0,987

Для зависимости логарифма вязкости от обратной температуры уравнение: y=8721,2x-4,966

Среднеквадратичное отклонение R² = 0,9818

Кроме того, полученные результаты согласуются с теорией. При охлаждении значение вязкости шлака увеличивается.

Также была определена энергия активации 2 способами.

В первом способе брался интервал температур, где и определялась энергия активации, во втором использовалось арифметическая зависимость, выраженная с помощью уравнение линии тренда через тангенс угла наклона прямой. Энергии получились 67,3 кДж/моль и 72,5 кДж/моль.

9