Контрольные вопросы

1. Что называется удельной теплотой плавления? Как она связана с приращением энтальпии тела?

2. Как изменяется внутренняя энергия тела при плавлении?

3. Как изменяется энтропия тела при плавлении?

4. Изменяя объем равновесной системы "твердое тело-жидкость" мы будем изменять лишь относительные объемы твердой и жидкой фаз, но давление в системе изменяться при этом не будет. Каков же тогда смысл производной в уравнении Клапейрона - Клаузиуса?

5. Почему зимой на улице становится очень скользко если температура воздуха близка к 0⁰ С? Почему этого не наблюдается при сильном морозе?

6. Почему снежок легко слепить при слабом морозе? Почему при сильном морозе он вообще не лепится?

7. Воспользовавшись полученным в эксперименте графиком, оцените теплоемкость расплавленного металла.

Работа № 30 определение коэффициента теплопроводности твердых тел

Приборы и принадлежности: прибор для измерения коэффициента теплопроводности с калориметром и термометром, кипятильник с электроплиткой, секундомер, образцы из исследуемого материала.

Цель работы: определить коэффициент теплопроводности твердых тел калориметрическим методом.

Методика измерений и описание установки

Для определения коэффициента теплопроводности твердого тела в работе используется калориметрический метод. Установка для определения коэффициента теплопроводности схематически изображена на рис. 1. Пар от кипятильника К через трубку непрерывно поступает в сосуд С, благодаря чему температура в сосуде остается постоянной и равной температуре кипения воды Т_к. На верхнюю крышку сосуда С кладется диск из исследуемого вещества А , сверху которого устанавливается калориметр В с водой.

Изменение температуры фиксируется с помощью термометра Т. Ка­лориметр изолируется от внешней среды асбестовой стенкой Д. Зная толщину Х и площадь S исследуемого вещества, температуру воды до нагревания Т_о и температуру Т через время  после нагревания, нетрудно определить коэффициент теплопроводности .

Если С₁, т₁, С₂, т₂ – соответственно теплоемкости и массы воды и пустого калориметра В с мешалкой, то количество тепла, полученного калориметром с водой при нагревании от температуры Т до Т+dТ за время dt выразится формулой:

Q'= (C₁m₁+ C₂m₂)dt (1)

Согласно уравнению теплопроводности, количество тепла, переданное через исследуемый диск за время dt:

Тепло, получаемое калориметром, обусловлено теплопроводностью через диск, поэтому Q =Q', или

Откуда

(2).

Если температура воды изменилась за время  от Т₀ до Т, то значение коэффициента теплопроводности  можно получить интегрированием уравнения (2):

Откуда

(3).

Необходимо отметить, что при выводе формулы (3) пренебрегалось потерями тепла через края диска, так как радиус диска значительно больше его толщины.

Порядок выполнения работы

• Определите штангенциркулем толщину x и диаметр d измеряемого образца. Найдите площадь его поверхности S = d²/4.

• Взвешиванием на технических весах определите массу m₂ внутреннего сосуда с мешалкой.

• Налейте в калориметр воду. Определите её массу.

• Занесите измеренные величины (x, d, S, m₁, m₂) в таблицу1. Занесите туда же значения теплоёмкости С₁ и С₂, а также значения атмосферного давления Р_атм и Т_кип -температуру кипения воды при этом давлении (найдите в справочнике).

Таблица 1

x	d	S	m1	m2	C1	C2	Ратм	Ткип

• Проверьте наличие воды в кипятильнике К и соберите установку согласно Рис. 1.

• Включите электроплитку и внимательно следите за появлением пара из трубки Т. Как только из трубки пойдёт пар, запишите начальную температуру опыта Т₀, одновременно пустив секундомер.

• Осторожно помешивая воду мешалкой, через каждые 5 минут в течении 30–35 минут записывайте температуру воды в калориметре.

• Для каждой температуры Т вычислите коэффициент теплопроводности . Все измерения занесите в таблицу 2.

• Вычислите среднее значение < и погрешность 

Таблица 2

Время (мин.)	0	5	10	15	20	25	30	35
Температура



