Описание экспериментальной установки

На Рис. 1 изображена принципиальная схема установки. В плавильную печь 1 с помощью подъёмного устройства 2 опускается ампула с оловом 3, в которой размещена ХК - термопара 4, соединённая с первым каналом измерителя температуры 5 (2ТРМО). По окончании плавления всей массы олова ампула поднимается из печи и подъёмное устройство стопорится винтом 7. Термопара 6, измеряющая температуру воздуха вблизи поднятой из печи ампулы, соединена со вторым каналом измерителя температуры. Для ускорения охлаждения ампулы используется вентилятор 8.

На Рис.2 изображена передняя панель установки, на которой размещено подъёмное устройство 7, регулятор температуры 10, измеритель температуры 5, тумблер 9 включения измерителя температуры, тумблер 11 «СЕТЬ», тумблер включения вентилятора 15, тумблер включения питания электропечи 13 «НАГРЕВ».

Рис. 1 Рис. 2

Порядок выполнения работы

1. С помощью подъёмного устройства 7 опустить ампулу с оловом 3 в электрическую печь 1.

2. Включить питание установки тумблером 11.

3. Включить питание печи тумблером 13 «НАГРЕВ». Ручку регулятора температуры повернуть по часовой стрелке до её среднего положения (жёлтая метка 14).

4. Тумблером 9 включить измеритель температуры.

5. Следить за показаниями первого канала измерителя температуры. При достижении точки плавления олова (Т_пл = 232^ОС) выключить питание электропечи.

6. При достижении температуры 240 ^ОС поднять ампулу из печи и зафиксировать её крепёжным винтом подъёмного устройства.

7. Включить секундомер (или секундную стрелку любого таймера) и произвести измерения температуры олова при его охлаждении до полной кристаллизации и далее до Т = 100 ^ОС через равные промежутки времени (15 сек.).

8. Занести результаты в табл. 1 и произвести вычисления логарифмов соответствующих величин.

№ измерения	, сек.			= ln

Таблица 1

5. Обработка результатов измерений

1. Построить график зависимости температуры олова (Т) от времени остывания (τ), график 1:

График 1.

Определить из графика 1 значения температуры (Т_кр, - температур -ное «плато») и времени кристаллизации (Δ - участок II).

2. Построить график зависимости ln от времени остывания (τ) в температурном интервале участка III графика 1, (график 2).

График 2.

Рассчитать темп охлаждения m по формуле: m = ,

Где временной интервал ( ) соответствует участку зависимости ln от времени, максимально близкому к прямолинейной зависимости.

3. Рассчитать удельную теплоту кристаллизации олова, подставляя численные значения экспериментально определённых величин (m, Δ , ) и данных установки из приложений в формулу (12):

= (c_oM_o + c_aM_a) .

3а. Рассчитать погрешность удельной теплоты кристаллизации            по формуле:

4. Рассчитать изменение энтропии при кристаллизации олова, подставляя полученные значения и Т_кр в формулу:

S₂ – S₁ = – М_о/ Т_кр .

4а. Рассчитать погрешность определения изменения энтропии по формуле:

.

Принимается, что относительные погрешности опреде­ления времени кристаллизации , температуры кристаллизации и ln значительно превышают относительные погрешности опреде­ления , , и .

5. Выписать полученные значения и в качестве основного результата проделанной работы.

Вопросы

1. Сравните полученное значение удельной теплоты кристаллизации со справочным значением и, если в пределах погрешности измерений совпадение отсутствует, объясните это расхождение.

2. Поясните теоретические соображения, послужившие основанием для проведённого Вами эксперимента.

3. Дайте определение энтропии и второго начала термодинамики с точки зрения направленности изменения энтропии.

4. Соответствует ли измеренное Вами изменение энтропии второму началу термодинамики?

5. Что понимают под термином «фазовый переход первого рода»?