Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
метод термодин.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
03.05.2019
Размер:
1.29 Mб
Скачать

Порядок виконання і етапу роботи

1. Кількість теплоти Q, що виділилась за час τ, розраховується за формулою:

, (10.3.)

де W - потужність електричного нагрівача, може бути виміряна ваттметром або визначена за формулою:

(10.4.)

де: І - струм, який протікає через нагрівач; V - падіння напруги на самому наг-

рівачі.

2. Теплоємність Ср досліджуваної речовини визначається за формулою:

,

де: Q - кількість теплоти, підведена до досліджуваної речовини; т - маса дос-ліджуваної речовини; t2 - t1 - зміна , температури досліджуваної речовини.

3. Кількість теплоти, яка виділилась у електричному нагрівачі, дорівнює:

Qел = Q + QK + QТ.П. , (10.5.)

де: QK - кількість теплоти, що витрачається на нагрівання деталей калориметра;. QТ.П - теплові втрати.

Облік теплоти, яка йде на нагрівання калориметра

Заздалегідь визначається кількість теплоти, необхідна для нагрівання калориметра на 1оС. Ця величина називається постійною калориметра А. Вона представляє собою сумарну теплоємність всіх частин калориметра. Тоді теплота, яка йде на нагрівання деталей, у калориметричному досліді розраховується за формулою:

. (10.6.)

Найбільш простий спосіб визначення постійної калориметра - розрахунковий. Для цього необхідно зважити всі деталі калориметра, і знаючи Ср матеріалів, із яких вони виготовлені, провести розрахунок. Так, для калориметра зображеного на рис. 14.1. постійна розраховується за формулою:

, (10.7.)

де: індекси 1,2,3,4,5 відносяться до деталей калориметра (термометр, нагрівач, мішалка, корпус калориметра).

Із даних досліду, комбінуючи формули (14.4.) - (14.6.) і використовуючи відоме значення Ср для води, можна визначити постійну калориметра.

, (10.8.)

тут чисельник представляє собою кількість теплоти, підведеної до деталей калориметра, а знаменник - підвищення температури.

Внаслідок неминучих похибок при визначенні А дуже важливо, щоб сумарна похибка була значно меншою за добуток , де т2 - маса досліджуваної речовини, а СР2- його теплоємність. Важливо, щоб із всієї кількості підведеної теплоти Qел, лише невелика частина йшла на нагрівання деталей калориметра Р2 оцінюється орієнтовно). Для цього калориметр повинен бути якомога легшим. Співвідношення повинно бути таким:

< . (10.9.)

Облік теплових витрат

Формула розрахунку теплоємності речовини за даними калориметричного досліду одержується із комбінації формул (10.4.) - (10.6.)

, (10.10.)

де (t2 - t1) - дійсна зміна температури речовини у калориметричному досліді.

Хоча справедливість формули (10.10.) не викликає сумнівів, розрахунок все ж ведеться не за нею і теплові втрати QТ.П. не розраховуються.

Введення поправки на теплові втрати здійснюється тим, що замість визначення теплових втрат калориметра QТ.П. обчислюється така зміна температури у калориметричному досліді (t2 - t1)0, яка була б при відсутності теплових втрат.

Якщо, за даними досліду обчислене значення (t2 - t1)0 , то формула для розрахунку теплоємності буде мати вигляд:

. (10.11.)

Підвищення температури при відсутності теплових втрат t2 - t1 , визначається із даних самого калориметричного досліду, точніше із даних по зміні темпе-ратури в процесі охолодження калориметра після закінчення теплопідведення.

Рис. 10.2. Зміна температури протягом калориметричного досліду

На рис. 10.2. представлена зміна температури в калориметричному досліді в залежності від часу t. До початку підводу теплоти температура досліджуваної речовини, температура калориметра і температура оточуючого середовища дорівнюють t1; вона може підтримуватись незмінною з високим ступенем точності (лінія АВ). У момент часу вмикається нагрівач калориметра, температура у калориметрі збільшується, досягаючи значення t2 (лінія ВС).

Після вимкнення нагрівача і досягнення максимальної температури t2 починається охолодження калориметра (крива СD). Теплові втрати виникають одразу ж після початку підвода теплоти; чим більше нагрівається калориметр у порівнянні з температурою оточуючого середовища t1 , тим більше втрати теплоти.

Якщо б теплота підводилась миттево, то за такий нескінченно малий проміжок часу калориметр взагалі не мав би витрат теплоти, тоді кінцева температура була б вище, ніж дійсна t2, і досягла б значень , а процес нагрівання відбувався б по прямій ВЕ з подальшим охолодженням калориметра по лінії ЕД. Треба знайти значення (t2 - t1)0. Точка Е визначається екстраполяцією кривої ДС на момент часу τ0. Це можна зробити, так як закон охолодження калориметра (крива СД або як її називають, крива вибігу) піддається математичному опису. Дійсно, зміна температури у часі пропорційна цій температурі (точніше різниці температур калориметра і оточуючого середовища):

. (10.12.)

Інтегруючи рівняння (10.12.) отримуємо відомий експоненціальний закон охолодження тепла в середовищі постійної температури:

. (10.13.)

Це рівняння описує лінію ЕД. За допомогою рівняння знаходять температуру Г° до моменту часу г0. Постійну К визначають по будь-якій точці кривої СД. Знайдене значення (t2 - t1) підставляють у рівняння (10.11.).

Описаний вище калориметр з тепловими втратами носить назву неадіабатного калориметра.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.