Содержание. Второе начало термодинамики

1 2 3 4 5 6 7

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ

ОБЩЕГО ФИЗИЧЕСКОГО ПРАКТИКУМА

ПО МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКЕ и ТЕРМОДИНАМИКЕ

Фазовые переходы.

Второе начало термодинамики.

Казань – 2013

УДК 530.10

ББК 22.36

Э 41

Печатается по рекомендации

Учебно-методической комиссии

Института Физики

Казанского (Приволжского) федерального университета

Составители:

доцент кафедры общей физики Ерёмина Р.М.

доцент кафедры общей физики Налетов В.В..

доцент кафедры общей физики Скворцов А.И.

старший преподаватель кафедры общей физики Яцык И.В.

старший лаборант кафедры общей физики Блохин Д.С.

Рецензент –

Э 41	Экспериментальные задачи общего физического практикума по молекулярной физике и термодинамике. Фазовые переходы. Второе начало термодинамики:/ сост. Р.М. Ерёмина, В.В. Налетов, А.И. Скворцов и др.-Казань: Казан. ун-т, 2013.-49с.

Методическое пособие «Экспериментальные задачи общего физического практикума по молекулярной физике и термодинамике. Фазовые переходы. Второе начало термодинамики.» предназначено для студентов естественно-научных специальностей университетов. Приводятся описания лабораторных работ физического практикума общего курса физики, раздел «Молекулярная физика и термодинамика», по теме «Фазовые переходы. Второе начало термодинамики.». В каждой работе даны подробные описания установок, ход выполнения работ и список вопросов для самостоятельной подготовки.

УДК 530.10

ББК 22.36

Э 41

ÓКазанский университет, 2013

Содержание

2311. Определение скрытой теплоты испарения воды.. 6

2312. Определение УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ ПЛАВЛЕНИЯ ЛЬДА.. 9

232. Наблюдение фазового перехода жидкость-газ в критической точке. 12

234. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ГАЗОВ 18

236. ПОНИЖЕНИЕ ТОЧКИ ЗАМЕРЗАНИЯ ВОДЫ.. 23

2411. Превращение механической энергии в теплоту.. 28

2412. Превращение ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ энергии в тепловую энергию 31

2421. Фрикционные потери в двигателе, работающем на нагретом воздухе. 34

2422. Определение коэффициента полезного действия двигателя на горячем воздухе, работающего как нагреватель. 39

2423. Определение коэффициента полезного действия двигателя на горячем воздухе, работающего как холодильник.. 45

2424. PV диаграмма двигателя, работающего на нагретом воздухЕ 51

2311. Определение скрытой теплоты испарения воды

Введение

При передаче теплоты веществу при постоянном давлении, температура вещества, как правило, возрастает. Если, в процессе передачи происходит фазовый переход, температура не повышается, так как передаваемое количество теплоты тратится на фазовое превращение. К таким переходам относятся фазовые переходы первого рода. Как только фазовый переход закончен, температура снова возрастает, если нагревание продолжается. Примером фазового перехода первого рода является испарение. Энергия, потребляемая на испарение единицы массы вещества, называется удельной теплотой испарения Q_V.

В лабораторной работе, величина удельной теплоты испарения воды определяется по конденсации чистого пара в калориметре. Пар нагревает холодную воду до температуры смеси и конденсируется в воду, в свою очередь, охлаждаясь до температуры смеси. Теплота испарения передается воде. В дополнение к температуре смеси, начальная температура и масса m₂ холодной воды, а также масса m₁ конденсированной воды измеряются. Используя эти данные можно найти теплоту, израсходованную на испарение, а, следовательно, и удельную теплоту испарения.

Теплота, выделяемая паром является суммой теплоты:

(1)

(c - удельная теплоемкость воды), которую сконденсированная вода выделяет, охлаждаясь с до температуры смеси , и теплоты DQ₂, которая выделяется в процессе конденсации пара в воду. Последняя, равна количеству теплоты, которое необходимо передать воде при температуре для того чтобы её вновь испарить, следовательно: