След.: 4.  Описание экспериментальной установки Выше: Лабораторная работа №11 Пред.: 2.  Краткая теория

3.  Описание метода и схемы установки

В этой работе используется метод определения удельной теплоты плавления, основанный на том, что скорость выделения теплоты кристаллизации должна быть равна скорости теплоотдачи в окружающую среду:

\begin{displaymath}
{mL\over\theta}={\Delta Q\over\Delta\theta} ,
\end{displaymath} (1)

где $L$ -- удельная теплота плавления,
  $m\strut$ -- масса олова,
  $\theta$ -- длительность процесса кристаллизации,
  $Q$ -- количество теплоты, отдаваемое в окружающую
      среду,
  ${\displaystyle\Delta Q\over\displaystyle\Delta\theta}$ -- скорость выделения тепла или скорость
      теплоотдачи.


Тогда

\begin{displaymath}
L={1\over m}{\Delta Q\over\Delta\theta}\theta .
\end{displaymath} (2)

Таким образом, для определения удельной теплоты плавления необходимо найти скорость тепловыделения при кристаллизации. Поскольку в процессе кристаллизации температура кристалла не меняется, то скорость теплоотдачи в этот период не может быть измерена непосредственно. Она принимается приблизительно равной среднему значению скорости охлаждения до наступления кристаллизации и после неё. Скорость теплоотдачи жидкого олова:

\begin{displaymath}{\Delta Q'\over\Delta\theta'}= (Mc_{{}_M}+mc'_m){dt'\over d\theta'} ,\end{displaymath}

где $M$ -- масса сосуда, содержащего исследуемый металл,
  $c_{{}_M}\strut$ -- удельная теплоемкость сосуда,
  $c'_m$ -- удельная теплоемкость жидкого олова,
  ${\displaystyle dt'\over\displaystyle d\theta'}$ -- скорость охлаждения олова до затвердевания.


Скорость теплоотдачи твердого олова:

\begin{displaymath}{dQ''\over d\theta''}=
(Mc_{{}_M}+mc''_m) {dt''\over d\theta''} ,\end{displaymath}

где индекс ''$''$'' относится к параметрам твердого олова.


Тогда

\begin{displaymath}{\Delta Q\over\Delta\theta}={1\over2}\left({\Delta Q'\over\Delta\theta'}+{\Delta
Q''\over\Delta\theta''}\right) ,\end{displaymath}

то есть
\begin{displaymath}
{\Delta Q\over\Delta\theta}={1\over2}\left((Mc_{{}_M}+mc'_m)...
...ver d\theta'}+(Mc_{{}_M}+mc''_m) {dt''\over
d\theta''}\right).
\end{displaymath} (3)


Искомая удельная теплота плавления из (2) и (3) равна:

\begin{displaymath}
L={{1\over2}\left((Mc_{{}_M}+mc'_m){\displaystyle
dt'\over\d...
...ystyle
dt''\over\displaystyle d\theta''}\right)\theta\over m},
\end{displaymath} (4)

где $Mc_{{}_M}=0,0197 {\text{кДж}\over\text{град}}$; $m=150 \text{г}\strut$.


Таким образом, для расчета $L$ необходимо определить скорость охлаждения жидкого олова ${\displaystyle dt'\over\displaystyle d\theta'}$ и твердого олова ${\displaystyle dt''\over\displaystyle
d\theta''}$, а для этого снять кривую охлаждения.


След.: 4.  Описание экспериментальной установки Выше: Лабораторная работа №11 Пред.: 2.  Краткая теория

ЯГПУ, Отдел образовательных информационных технологий
2015-04-18