2015-09-06
195
Экспериментальная установка (рис. 11.2) представляет конструкцию настольного типа, состоящую из трех основных частей: приборного блока 1, блока рабочего элемента 2 и стойки, на которой они укреплены.
На лицевой панели приборного блока находятся органы управления и регулирования установки: цифровой секундомер 3, вольтметр 4, амперметр 5, элементы световой индикации. Блок рабочего элемента закрыт экраном из оргстекла. На передней панели закреплен кронштейн, на котором установлен стакан 6 с исследуемым материалом – оловом. В стакане размещены нагреватель 7 и датчик температуры 8. Нагреватель выполнен из нихромовой спирали, заключенной в кожух из кварцевого стекла. Разъем 9 предназначен для подключения кабеля к блоку рабочего элемента. Измерение температуры осуществляется цифровым контролером 10.
3. Выполнение упражнений и обработка результатов измерений
1. Нарисовать таблицу 11.1.
2. Включить установку тумблером «СЕТЬ» и измерить начальную температуру олова 
.
3. Включить нагреватель и, запустив секундомер, через каждые 10 секунд измерять температуру олова. Измерения проводить до тех пор, пока температура не достигнет постоянной величины 
, а затем начнет увеличиваться. Результаты измерений занести в таблицу 11.1.
Таблица 11.1
| № | нагревание олова | охлаждение олова | ||
 , с
|  , К
| , с
| , К
| |
| … |
4. Выключить нагреватель и провести аналогичные измерения при охлаждении олова, отмечая температуру в таблице.
5. Выключить установку тумблером «СЕТЬ».
6. По полученным данным построить два графика 
для случаев нагревания и охлаждения олова, определить температуры, соответствующие горизонтальным участкам и по их среднему значению найти температуру плавления олова.
7. По графику, соответствующему процессу охлаждения образца, определить время фазового перехода 
.
8. По этому же графику определить скорость охлаждения олова 
(рассмотреть участок в области расплава).
9. По формуле 
определить удельную теплому кристаллизации олова. Здесь 
– удельная теплоемкость
10. По формуле (11.4) определить изменение энтропии при нагревании и плавлении олова, при этом учесть, что масса олова 
, удельная теплоёмкость 
и удельная теплота плавления 
.
11. Оценить погрешность результатов измерений.
Контрольные вопросы
1. Что называют фазами системы? Приведите примеры.
2. Что называют фазовыми переходами первого рода? Приведите примеры.
3. Чем отличаются друг от друга фазовые переходы первого и второго рода?
4. Что называют удельной теплотой плавления?
5. Нарисуйте диаграммы нагревания и плавления, охлаждения и кристаллизации олова?
6. Почему при процессах плавления, кристаллизации, а также кипения и конденсации вещества его температура не меняется?
7. Что называют энтропией? Каков ее физический смысл?
8. Выведите рабочую формулу (11.4).
