Второй способ

Коэффициент теплопередачи  можно оценить и другим способом. Используем для этого формулу:

(4)

где t – время нагрева.

Откуда при невысоких температурах, близких к T_k , когда теплопотерями можно пренебречь, получаем:

(5)

Таким образом, теплоемкость цилиндра с водой может быть найдена из тангенса угла наклона зависимости T(t) на начальном ее участке. Далее, предполагая, что теплоемкость слабо зависит от температуры в исследуемом температурном диапазоне, из этой же формулы (4) можно определить  S для интересующей нас температуры:

(6)

Затем по известной мощности теплопотерь, величине подводимой мощности и времени плавления можно определить теплоту плавления сплава Вуда:

(7)

где t_пл – время плавления сплава Вуда,

T_пл - температура плавления сплава Вуда.

Порядок выполнения задания

1. Включить установку в сеть, нажатием соответствующих клавиш произвести выбор номера стакана, установить максимальную температуру нагрева 90 ⁰ и мощность нагревателя 90%. (Примечание: соответствующие действия можно произвести только в том случае, если температура первого стакана не превышает температуру окружающего воздуха более, чем на 2^оС, в противном случае необходимо подождать некоторое время). После завершения цикла нагрев-охлаждение записать координаты точек графика Т(t), передвигая курсор клавишами > < . Занести данные измерений в таблицу со столбцами «Т» и «t»:

Таблица 1.

№ п/п	Tv (температура датчика, расположенного на полувысоте цилиндра)	№ п/п	t(время нагрева цилиндра)
1.		1.
2.		2.

2. По формуле (5) для температур, близких к комнатной, из зависимости Т(t) для стакана с водой найти его теплоемкость С. При этом в качестве T используйте разницу между последующими значениями температуры, а в качестве t используйте разницу между последующими значениями времени нагрева.

3. По формуле (6) найти величину (произведение коэффициента теплопотерь на площадь поверхности цилиндра).

4. Из зависимости Т(t) для стакана, заполненного сплавом Вуда, определить температуру плавления этого вещества и время плавления (примечание: для более точного нахождения указанных величин желательно продифференцировать данную зависимость).

5. По формуле (7) найти величину L – удельную теплоту плавления сплава Вуда. Сравнить ее с табличными данными, методом наименьших квадратов оценить полную погрешность измерений.

На основании проделанных измерений сформулировать цель работы и сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Что называется термодинамической фазой? В каком случае разные фазы одного и того же вещества могут находиться в равновесии?

3. Дайте определение фазовых переходов первого рода, приведите примеры.

4. Почему переход вещества в твердое состояние и плавление происходит скачком?

5. Начертите графики зависимости температуры плавления и отвердевания от времени и поясните их смысл.

6. Дайте определение скрытой удельной теплоте плавления и отвердевания.

7. Каким уравнением описываются фазовые переходы первого рода?

8. Сделайте вывод уравнения Клапейрона-Клаузиуса.

9. Как осуществить непрерывный переход вещества из жидкой фазы в газовую или обратно без расслаивания системы на две фазы?