Опасность взрыва: сосуд Дьюара является тонкостенным, вакуумированным стеклянным сосудом, который может быть разбит в результате механического воздействия

ü Не ударяйте и не роняйте сосуд Дьюара

ü Не позволяйте каким либо твердым предметам падать на поверхность или во внутрь сосуда

ü Не царапайте стеклянную поверхность острым предметом

Подготовка установки к работе

1. Опустите датчик температуры в сосуд Дьюара.

2. Откройте крышку парогенератора. Заполните дистиллированной водой парогенератор на высоту около 2 см. Накройте крышкой и тщательно закрепите зажимным устройством.

3. Проверьте расположение входной трубки сепаратора воды. Кончик трубки должен быть расположен так, чтобы расстояние до нижней пробки было больше, чем расстояние до верхней пробки. Сдвиньте выходную трубку пара так, чтобы она почти касалась верхней пробки.

4. Используйте силиконовые трубки для подключения выходной трубки парогенератора к входной трубке водоотделителя. Не перекрывайте водоотделитель.

Выполнение измерений

5. Не задевая водоотделитель, приподнимите сосуд Дьюара и выставите нулевой отсчет на весах.

6. Поставьте сосуд Дьюара на весы и определите массу пустого сосуда.

7. Налейте приблизительно 150 г дистиллированной воды в сосуд Дьюара. Определите массу воды m₂ и её температуру . Для определения температуры нажмите кнопку «меню» на панели сенсора.

8. Пробно закрепите водоотделитель так, чтобы выходная трубка была на 1 см выше середины сосуда Дьюара.

9. Поставьте водоотделитель в стакан и убедитесь, что силиконовые трубки хорошо зафиксированы.

10. Включите парогенератор в сеть. В нижней части парогенератора поставьте выключатель на цифру 4.

11. Дождитесь появления пара на выходе водоотделителя.

12. Закрепите водоотделитель над сосудом Дьюара ещё раз. Пронаблюдайте увеличение общей массы и повышения температуры.

13. После того как общая масса увеличится на 20 г, выключите парогенератор и быстро определите температуру смеси.

14. Не трогайте прибор до полного остывания воды.

Обработка и представление результатов

15. Используя формулы (1-5), определите удельную теплоту парообразования воды.

2312. Определение УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ ПЛАВЛЕНИЯ ЛЬДА

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. Известным примером фазового перехода первого рода является превращение воды в лед. Энергия, потребляемая на плавление единицы массы вещества, называется удельной теплотой плавления Q_S.

В лабораторной работе, величина удельной теплоты плавления льда определяется по изменению температуры при смешивании льда и воды в калориметре. Лёд охлаждает воду до температуры теплового равновесия и тает при температуре . Происходит скрытое поглощение теплоты при таянье льда. Проводя измерения температуры смеси , начальной температуры , массы m₂ теплой воды, а также массу m₁ льда, можно определить удельную теплоту плавления льда. Так как лёд, массой m₁ полностью тает, то

теплота, которая необходима для нагревания талой воды от температуры до температуры смеси определяется выражением:

(1)

Теплота, которая выделяется при таянье льда равна:

(2)

Теплота, которая выделяется при охлаждении налитой предварительно в калориметр воды массой m₂ определяется:

(3)

Часть энергии выделяется при охлаждении калориметра. Если предположить, что удельная теплоемкость калориметра равна удельной теплоемкости воды, то затраченная теплота рассчитывается по формуле:

(4)

где m_K=24 гр. Так как выделяемое количество теплоты DQ₁+DQ₂ и поглощаемое количество теплоты DQ₃+DQ₄ равны между собой, получаем:

(5)

Цель работы

Измерить удельную теплоту плавления льда

Решаемые задачи

ü измерение температуры с помощью термопары

ü использования калориметра для измерения теплоты

ü наблюдение фазового перехода первого рода

Экспериментальная установка

Приборы и принадлежности

ü калориметр (сосуд Дьюара)

ü водоотделитель

ü температурный датчик (термопара NiCr-Ni)

ü цифровой термометр или Mobile-CASSY с адаптером

ü лабораторные весы 610 г

ü парогенератор

ü силиконовая трубка

ü лабораторный штатив с V-образным основанием

ü два штативных зажима

ü два универсальных зажима

ü лабораторный стакан, 400 мл

Рис. 1 Схема экспериментальной установки для определения удельной теплоты плавления льда. Слева: измерение температуры с помощью термометра Справа: измерение температуры с помощью датчика температуры.