- •Часть 2: жидкости и процессы в них
- •Часть 3: твердые тела и процессы в них
- •Часть 2: жидкости и процессы в них
- •2.1. Определение вязкости по методу Стокса.
- •2.2. Определение вязкости с помощью капиллярного визкозиметра.
- •3.Установка и порядок работы.
- •3.1. Определение вязкости по методу Стокса.
- •Порядок выполнения работы:
- •3.2. Определение вязкости с помощью капиллярного вискозиметра.
- •Порядок выполнения работы:
- •4. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа 2-2
- •Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •2.1. Поверхностное натяжение
- •2.2. Краевые углы. Условия равновесия на границе жидкости и твердого тела
- •2.3. Формула Лапласа.
- •2.4. Капиллярные явления.
- •3. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва кольца.
- •4. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом компенсации разности давлений в капилляре.
- •5. Порядок выполнения работы.
- •5.1. Определение σ по методу отрыва кольца.
- •5.2. Определение σ капиллярным методом.
- •6. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа 2-3 определение фазовых переходов химически однородных веществ
- •Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •2.1. Фаза. Фазовые превращения. Условие фазового равновесия.
- •2.2. Фазовые переходы первого и второго рода.
- •2.3. Диаграмма состояния с тройной точкой.
- •3. Методика выполнения работы и описание установки.
- •3.2. Методика выполнения работы.
- •4. Порядок выполнения работы.
- •4.2. Нахождение точки фазового перехода исследуемого вещества.
- •5. Контрольные вопросы.
- •Часть 3: твердые тела и процессы в них
- •Лабораторная работа 3-1
- •Измерение коэффициента теплопроводности
- •Твердого тела
- •Цель работы
- •2. Теоретические пояснения.
- •3. Экспериментальная установка.
- •4. Порядок выполнения работы.
- •5. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа 3-2 определение коэффициента линейного расширения твердого тела
- •Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Методика выполнения работы
- •4. Описание установки
- •5. Порядок выполнения работы
- •6. Контрольные вопросы
- •Список литературы
2.3. Диаграмма состояния с тройной точкой.
Пусть число фаз химически однородного вещества, находящихся в равновесии друг с другом, равно трем. Примером может служить система, состоящая из твердой фазы, жидкости и ее пара. То есть выполняются условия:
Первое уравнение системы изображает на плоскости кривую равновесия между газом и жидкостью, т.е. кривую испарения 12 (рис. 1). Второе изображает кривую равновесия твердой и жидкой фаз, т.е. кривую плавления 23. Третье уравнение соответствует кривой возгонки 31, т.е. кривой равновесия между твердой и газообразной фазами. Эти три кривые пересекаются в точке А, называемой тройной точкой. Таким образом, три фазы могут находиться в равновесии друг с другом лишь в тройной точке, т.е. при вполне определенных значениях температуры и давления.
Рис. 1. Диаграмма состояния вещества с тройной точкой.
Плоскость РТ с указанными тремя кривыми равновесия называют диаграммой состояния. Точка К на кривой испарения называется критической точкой. Выше этой точки двух фаз нет. Благодаря этому возможен непрерывный переход вещества из жидкого состояния в газообразное, т.е. такой переход не сопровождается фазовыми превращениями. Диаграмма состояния позволяет судить, какие будут происходить фазовые превращения при том или ином процессе. Например, производится нагревание при Р = cоnst. Если прямая, соответствующая этому процессу, проходит выше тройной, но ниже критической точки, то при нагревании твердое тело сначала расплавится (точка В), а затем жидкость испарится (точка С).
3. Методика выполнения работы и описание установки.
3.1. Физические принципы работы термопары. Эффект Зеебека.
В проводящей цепи, составленной из двух металлов, при наличии между двумя контактами этих металлов разности температур возникает разность потенциалов (ЭДС). Вольтметр, включенный в такую цепь (рис. 2), покажет эту разность потенциалов, если его клеммы имеют одинаковую температуру.
Опр. Явление возникновения ЭДС, обусловленной разностью температур между контактами двух металлов, называется эффектом Зеебека, а сама эта ЭДС - термоэлектродвижущей силой, или термо-ЭДС (Е).
Термо-ЭДС обладает следующими свойствами:
1) Величина термо-ЭДС зависит лишь от рода металлов 1,2 и разности температур . Она не зависит от формы и размеров проводников и от геометрии контактов.
2) При замене знака на противоположный термо-ЭДС также меняет свой знак.
Если в цепи, изображенной на рис. 2, контакты А и В представляют собой прочные и термостойкие спаи, то цепь называется дифференциальной термопарой. На использовании термопары основан один из наиболее точных и быстрых способов измерения температур.
Рис. 2. Схема дифференциальной термопары.
3.2. Методика выполнения работы.
Практическое выполнение работы включает два этапа:
- градуировка термопары с использованием ртутного термометра, имеющая целью каждому значению термо-ЭДС сопоставить соответствующую температуру; построение градуировочного графика;
- определение с помощью термопары фазового перехода исследуемого вещества путем нахождения температуры плавления и кристаллизации, построение графиков изменения температуры вещества (по значению термо-ЭДС) как функции времени при его нагревании и охлаждении.
Схема рабочей установки представлена на рис. 3.
Рис. 3. Схема рабочей установки: 1 - сосуд (пробирка) с исследуемым веществом; 2 - сосуд (пробирка) с водой для градуировки термопары; 3 - термометр ртутный; 4 - термопара; 5 - термостат (стакан); 6 - термостат охлаждающий (стакан); 7 - милливольтметр; 8 - нагреватель (электрическая плитка).
В термостат 5, заполненный водой, помещаются ртутный термометр 3 с ценой деления 1°С, а также пробирки с водой 2 и исследуемым веществом 1. В качестве нагревателя используется электрическая плитка 8. Температура воды и исследуемого вещества в пробирках определяется с помощью горячего спая термопары 4. Возникающая в термопаре ЭДС является функцией разности температур Т – Т0
,
где μ - термический коэффициент электродвижущей силы термопары.
Для фиксации ЭДС и определения температуры плавления и кристаллизации вещества используется вольтметр 7, работающий в режиме милливольтметра (mV). Холодный спай термопары "медь - константан" находится в охлаждающем термостате 6, заполненном водой со льдом или снегом.