АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Ракова Виктора

Энтропия

Ученика 10-4 класса

11 мая 2011 г.

Цель работы:

Определение изменения энтропии при фазовом переходе первого рода на примере кристаллизации олова из расплава при его охлаждении. Определение теплоты кристаллизации олова.

Оборудование: печь с тиглем, заполненным оловом, термопара.

Краткая теория:

Плавление - процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Процесс плавления связан с поглощением некоторого кол-ва теплоты, равного теплоте кристаллизации. Для химически чистых веществ процесс плавления протекает при постоянной температуре, равной температуре кристаллизации.

В процессе плавления молекулы расшатываются в узлах кристаллической решетки, а их частота колебаний увеличивается.

Кристаллизация – процесс перехода вещества из жидко­го состояния в твердое. Процесс кристаллизации связан с выделением количества теплоты, равного теплоте плавления. Для химически чистых веществ процесс кристаллизации протекает при постоянной температуре, равной температуре плавления.

В процессе кристаллизации упорядочивается движение частиц жидкости, постепенно прекращается перемещение мо­лекул, возникают связанные тепловые колебания относитель­но узлов кристаллической решетки.

Для начала кристаллизации необходимо, чтобы в жидко­сти имелись центры кристаллизации – неоднородности, во­круг которых начинается процесс образования твердой фазы. Если в жидкости отсутствуют центры кристаллизации, то она может быть охлаждена до температуры более низкой, чем температура кристаллизации. В обычных условиях это, как правило, не происходит.

Энтропия – функция состояния термодинамической си­стемы. Изменение энтропии в равновесном процессе равно отношению количества теплоты, сообщенного системе, к тер­модинамической температуре системы:

Ход работы:

1. Включить установку тумблером «Сеть». Включить питание электропечи. Включить измеритель температуры (амперметр, проградуированный на температуру).
2. В течение 10 – 15 минут проследить за тем, чтобы олово, находящееся в ампуле расплавилось. Процесс плавления олова происходит при постоянной температуре плавления . При этом показания измерителя температуры практически не изменяются. Окончание процесса плавления можно определить как момент времени, после которого температура начинает возрастать. Для данной установки
3. При достижении температуры олова отключить и открыть электропечь.
4. Используя секундомер, через каждые 10 – 15 секунд снимать показания измерителя температуры. Измерения продолжать до тех пор, пока не будет пройдены три области процесса охлаждения: область расплава; область кристаллизации; область охлаждения твердого олова. Данные заносить в таблицу 1.
5. По окончании измерений выключить установку.
6. Построить график зависимости температуры олова от времени. Определить интервал времени кристаллизации (ширина плато на графике) и температуру кристаллизации олова.
7. Построить график зависимости температуры остывающего олова от времени. По наклону кривой определить темп охлаждения твердого олова.
8. Рассчитать удельную теплоту кристаллизации и изменение энтропии при кристаллизации олова.
9. Оценить погрешности измерений.

Измерения:

В процессе нагревания фиксируется температура и время. Результаты заносятся в табл. 1.

Табл. 1

Температура 230 держится некоторое время. Это значит, что 230 градусов - температура плавления олова. Подержим до состояния полной расплавленности олова и выключим печь, открыв её. 72 секунды держится температура 230 градусов - олово кристализуется. Через некоторое время олово охлаждается до температуры 222 градуса и эта температура держится полторы минуты. Дальнейшие показания записываются в таблицу 2.

Табл. 2

График

Начальные данные:

m₀=0.06 кг; c_p=230 Дж/(кг*К); t_пл=232 °С; λ=59 КДж/кг; t_кип=2270 °С; m_т=0.06 кг c_т=800 Дж/(кг*К)

Расчеты:

Вывод: в этой работе ознакомились с явлением энтропии, научились определять удельную теплоту плавления и кристаллизации.

Дата добавления: 2015-11-26 | Просмотры: 443 | Нарушение авторских прав