8.3.2. Методика вимірів та розрахунків.

8. 3. 2. Методика вимірів та розрахунків.

Вимірювальна установка (рис. 8. 4) складається з парогенератора I, у якому одержують насичену пару шляхом нагрівання води на електронагрівнику 2. Пара з парогенератора по трубці 3 надходить у калориметр 4, що складається з двох циліндричних склянок, відділених одна від одної теплоізолюючою підставкою 5. Калориметр закривається теплоізолюючою кришкою 6. Для вирівнювання температури води в калориметрі використовується мішалка 7. Температура виміряється термометром 8, закріпленим на штативі 9.

Методика вимірів. Одним із широко використовуваних способів визначення питомої теплоти фазового переходу (у даному випадку паротворення) є калориметричний метод. У цьому методі по відомих масах, питомих теплоємностях і змінах температур калориметра і калориметричної рідини обчислюється кількість теплоти, яка підводиться або відводиться, визначають питому теплоту фазового переходу.

Насичена водяна пара, яка має температуру Т_нас, що відповідає атмосферному тиску Р, стикаючись з калориметричною рідиною (вода) у калориметрі, конденсується. При цьому виділяється прихована теплота конденсації, яка дорівнює, як відзначалося, прихованій теплоті паротворення при тій же температурі. Ця теплота йде на нагрівання калориметричної рідини і калориметра (внутрішньої склянки). Конденсат, що має температуру Т_нас, охолоджується в калориметрі до деякої температури Q. Теплота, що виділяється при цьому, також йде на нагрівання калориметра і калориметричної рідини, які, як наслідок, приймають туж температуру Q, проміжну між початковою (кімнатною) T_к і Т_нас. Виходячи з викладеного, можна скласти рівняння теплового балансу (без врахування втрат теплоти в навколишнє середовище і на нагрівання термометра):

де m - маса пари, що скондесувалась, кг , m_в - маса води в калориметрі на початку досвіду, кг , m_к - маса внутрішньої склянки з мішалкою, кг , с_в = 4200 Дж/(кг K) - питома теплоємність води , с_к - питома теплоємність матеріалу калориметра, Дж/(кг K). Перший додаток у вираженні визначає кількість теплоти, що виділилася при конденсації пари, другий додаток - кількість теплоти, що виділилася при остиганні конденсату від температури t_нас до Q, третій додаток - кількість теплоти, що одержала вода в калориметрі при нагріванні від температури t_о до Q, четвертий додаток - кількість теплоти, що одержала склянка з мішалкою при нагріванні від температури t _o до Q.

Робоча формула для визначення питомої теплоти конденсації, а значить і паротворення:

Порядок вимірів.

1. Визначити зважуванням масу внутрішньої склянки з мішалкою m_к, кг.

2. Налити в склянку 350-400 мл води і визначити масу склянки з мішалкою і водою  в кг.

3. Помістити внутрішню склянку з водою і мішалкою в зовнішню пластмасову посудину, закрити кришкою, вставити в калориметр термометр, перемішати воду мішалкою і вимірити її температуру t_o з точністю до 0, 1°С.

4. Поставити парогенератор на електроплитку, включити останню в мережу 220 В.

5. Переконавшись, що з трубки парогенератора пара надходить інтенсивним струменем і вода в пастці відсутня, опустити кінець трубки через отвір у кришці в калориметр.

6. Безупинно помішуючи воду мішалкою, уводити пару в калориметр доти, поки температура води в калориметрі не збільшиться на 8 – 10 ^o.

7. Вийнявши трубку парогенератора, продовжувати перемішувати воду в калориметрі і визначити максимальну температуру води Q з точністю до 0, 1 ^o.

8. Обережно вийнявши внутрішню склянку з калориметра, визначити зважуванням масу склянки з мішалкою, водою і конденсатом  у кг. Оскільки маса пари, що скондесувалася, невелика (порядку 2 –4 г), для зменшення погрішності зважування варто проводити з максимально можливою акуратністю.

9. Визначити за допомогою барометра атмосферний тиск і по його значенню визначити по таблиці температуру кипіння води t_нас.

10. Крім визначених величин занести до протоколу питому теплоємність с_к матеріалу внутрішньої металевої склянки.

Порядок розрахунків:

1. Знайти масу води в калориметрі

2. Знайти масу сконденсованої пари

3. Підставити величини у формулу для розрахунку питомої теплоти паротворення r, знайти її величину в Дж/кг.

4. Знайти відхилення від табличної величини r_таб = 2, 25´ 10⁶ Дж/кг

5. Визначити похибку визначення r за формулою

де s_т – похибка важку, s_t – похибка термометру.

1. В остаточний результат записати r з похибкою і d.

⇐ Предыдущая39404142434445464748Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: