теплота іспаренія№1

Лабораторна робота №4.

1. Коротка теорія

Випаровуванням називають перехід речовини з рідкого в газоподібний стан. При випаровуванні з поверхні рідини вилітають молекули, утворюючи над нею пар. Вилетіти з рідини в навколишній простір можуть тільки найбільш швидкі молекули, оскільки тільки вони в змозі подолати сили тяжіння, що діють в поверхневому шарі рідини. В результаті догляду швидких молекул рідина охолоджується. Для підтримки її температури постійної потрібно підведення теплоти.

Кількість теплоти, яку необхідно повідомити речовині, для того щоб перетворити його з рідкого стану в газоподібний при постійній температурі і постійному тиску, називається теплотою випаровування (або теплотою пароутворення).

Теплоту пароутворення рідин можна виміряти безпосередньо за допомогою калориметра. Такий метод, однак, не дозволяє отримати точних результатів через неконтрольовані втрат тепла, яке важко зробити малими. У даній роботі для визначення теплоти випаровування застосуємо непрямий метод, заснований на рівнянні Клапейрона-Клаузіуса:

Тут P - тиск насиченої пари рідини при температуреT, T абсолютная температура рідини і пара,

удельная теплота випаровування рідини,

- питомий об'єм рідини,

- питомий об'єм пари.

Якщо відома залежність питомої теплоти випаровування

і питомих обсягів

від температури, то рівняння (1) можна проінтегрувати і знайти в явному вигляді залежність тиску насиченої пари від температури. У самому грубому наближенні можна вважати, що величина

не залежить від температури, а питомим об'ємом рідини в порівнянні з питомим об'ємом пара можна знехтувати. Крім того, можна вважати, що до пару можна застосувати рівняння стану ідеального газу (рівняння Менделєєва-Клапейрона), з якого висловимо питомий об'єм пари:

У прийнятому наближенні рівняння (1) перейде в диференціальне рівняння:

інтегруючи яке, отримаємо:

де

давленіе насиченої пари при початковій температурі

Співвідношення (2) дозволяє визначити питому теплоту випаровування, знаючи залежність тиску насиченої пари від температури. Визначенню питомої теплоти випаровування води і присвячується справжня лабораторна робота.

2. Експериментальна установка. Методика експерименту

Експеримент проводиться на установці, схематично показаної на малюнку. Установка складається з термостата, заповненого водою, нагрівальних елементів, системи охолодження (на малюнку не показана), двох колб з досліджуваними газами і вимірювальних приладів.

агревательние елементиН служать для збільшення температури в системі. Для рівномірного нагріву системи вода постійно перемішується повітрям, що подається компрессоромК. Включення і вимикання нагрівальних елементів і компресора здійснюється за допомогою пульта управленіяПУ. Перед початком роботи краниК1 іК2 відкриваються, потім закриваються. Це необхідно для того, щоб тиск в колбах в початковий момент зрівнялася з атмосферним тиском. Термометр вимірює температуруТ води, в яку занурені колби з сухим і вологим повітрям. Параметри установки такі, що нагрівання води відбувається повільно і газ в колбах встигає прогріватися до тієї ж температури, що і вода в системі. МанометриМ1 їм2 показують надлишковий тиск в колбах з сухим і вологим повітрям відповідно.

За результатами ізмеренійможно розрахувати тиск насиченої пари за формулою:

де P1 іP2 показанія манометровМ1 їм2 відповідно, Т - температура в системі

давленіе насиченої пари при початковій температурі

(Дана величина вважається відомої).

За даними досвіду будується графік залежності

від

Відповідно до рівняння (2) експериментальні точки повинні лягати на пряму, що проходить через початок координат. За графіком визначається кутовий коефіцієнт цієї прямої

і знаходиться питома теплота випаровування води.

З рівняння (2) видно, що

і, отже:

3. Вимірювання. Обробка результатів вимірювань

1. Ознайомтеся з пристроєм установки і її елементів.

2. Зніміть залежність показань манометрів P1 і P2 від температури, і розрахуйте для кожної температури тиск насиченої пари P. використовуючи формулу (3). За даними досвіду складіть таблицю:

Схожі статті

Вироблення електроенергії і теплоти на ТЕЦ