 |
|
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
· Определите штангенциркулем толщину x и диаметр d измеряемого образца. Найдите площадь его поверхности S = pd2/4.
· 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 Ратм и Ткип -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 c. Все измерения занесите в таблицу 2.
· Вычислите среднее значение <c> и погрешность Dc
Таблица 2
| Время (мин.) | ||||||||
| Температура | ||||||||
| c | ||||||||
| <c> | ||||||||
| Dc | ||||||||
| c=<c>+Dc |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Почему образец выполнен в форме тонкого диска?
2. Если методом, используемым в данной работе определять теплопроводность жидкости, как нужно тогда её нагревать: сверху или снизу? Почему?
3. Почему одежда, которую мы надеваем, согревает нас? Действительно, если посмотреть сквозь любую ткань на просвет, то увидим, что она просвечивает, т.е. воздух через нее свободно проходит. Но без одежды на воздухе не очень-то тепло, почему же тепло в одежде?
4. Почему оконные рамы в наших домах двойные? Видимо, это сделано с целью улучшения теплоизоляции. Но может быть, следовало бы вместо двойных рам вставлять в раму просто вдвое более толстое стекло?
5. Следует ли для улучшения теплоизоляции делать расстояния между рамами окна как можно больше (см. предыдущий вопрос), или есть какое-то оптимальное расстояние между ними?
РАБОТА № 31
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ИСПАРЕНИЯ ВОДЫ
Приборы и принадлежности: кипятильник с электрической плиткой, калориметр с мешалкой, термометры, холодильник, весы и разновесы, вентилятор.
Цель работы: 1) определение удельной теплоты испарения воды, 2) измерение температурного скачка на свободной поверхности воды.
ВВЕДЕНИЕ
Удельной теплотой парообразования называют количество тепла, которое необходимо сообщить единице массы жидкости, чтобы изотермически превратить её в пар. Заметим, что при постоянной температуре остается постоянным также и давление, при котором происходит фазовый переход. Поэтому из первого начала термодинамики получаем, что удельная теплота парообразования (как и любого фазового перехода) равна приращению удельной (т.е. на единицу массы) энтальпии W=E+PV:
l=DE+PDV=DE+D(PV)=D(E+PV)=DW
Удельная теплота парообразования зависит от температуры и давления. При повышении температуры удельная теплота парообразования уменьшается и в критической точке обращается ноль. С увеличением давления теплота парообразования растет.
Если рассмотреть процесс испарения со свободной поверхности жидкости, то нетрудно понять, что скорость испарения определяется скоростью диффузии насыщенного пара с поверхности жидкости в атмосферу. Эта скорость, согласно уравнению диффузии, определяется разностью концентраций насыщенного пара жидкости nнас у ее поверхности и вдали от этой поверхности nатм:
(1).
Здесь L - характерное расстояние на котором концентрация пара убывает от nнас до nатм. С другой стороны, процесс испарения жидкости сопровождается поглощением тепла. Подвод тепла к жидкости осуществляется от окружающей среды. Но такой подвод возможен лишь, если температура жидкости ниже температуры окружающей среды. Это означает, что жидкость со свободной поверхностью имеет температуру ниже температуры окружающей среды.