Meghatározó fajhője szilárd eszközök és kiegészítők
Laboratóriumi munka № 8
MEGHATÁROZÁSA hő szilárd anyagok
Műszerek és berendezések: A kísérleti elrendezés FPT1-8.
Célkitűzés: meghatározása fajhője fémnitrátot kalorimetriás módszerrel elektromos fűtés.
Fajhője egy anyag - egy mennyiséggel egyenlő hőmennyiség szükséges az anyag melegítése 1 kg per 1 K:
A moláris fajlagos hő - mennyiséggel egyenlő hőmennyiség szükséges fűtési 1 mol 1 K:
ahol - az összeg az anyag.
A fajhő c kapcsolódik a mólarány Cm
ahol M - moláris anyag tömege.
Különböztesse fajhője állandó térfogaton és állandó nyomáson. ha a folyamat fűtési anyag, térfogatát vagy a nyomást állandó értéken tartjuk.
A legkisebb független változók száma (koordináták), teljesen meghatározza a helyzetét a rendszer a térben nevezett száma szabadsági fokkal.
Boltzmann szerint törvénye egyenletes energia eloszlását a szabadsági fok a molekulák minden transzlációs és rotációs szabadsági fok átlagos mozgási energia
(Ahol k - a Boltzmann állandó), és minden egyes rezgési szabadsági foka - az átlagos energia egyenlő
Így az átlagos energia egy molekula
ahol i - az összeg transzlációs, rotációs száma és kétszer annyi rezgési szabadsági fokkal a molekula:
Például, az átlagos kinetikus energiája egyértékű molekulák ideális gáz () egyenlő
Mint egy merev test modell épített helyesen úgy a kristályrácsba, a csomópontok, amelyek a részecskék (atomok, ionok, molekulák) hozott anyag pontokat oszcilláló egyensúlyi pozíciók - rácspontok - három, egymásra kölcsönösen merőleges irányban. Így minden egyes eleme a szemcsés mátrix tulajdonított három rezgési szabadsági fok, amelyek mindegyike, a törvény szerint a egyenletes eloszlását energia felett szabadsági fok egy energia kT.
Ekkor az átlagos értéke a teljes részecske energia oszciiiáiómozgásban a rács
A teljes belső energiája egy mól szilárd megkapjuk megszorozzuk az átlagos energia egyetlen részecske a számát függetlenül változtatható a tartalmazott részecskék egy mól, azaz A Avogadro-állandó NA:
ahol R = NAk - Univerzális (moláris) gázállandó, R = 8,31 J / (molK).
Szilárd testek miatt kis hőtágulási együtthatója fajhője állandó nyomáson és állandó térfogaton alig különböznek. Éppen ezért, ha (8.1), a moláris hő a szilárd
Behelyettesítve a számértéke moláris gázállandó, kapjuk:
Ez tart egy meglehetősen jó közelítéssel többféle anyag szobahőmérsékleten, és hívják a törvény a Dulong és Petit. moláris hő kémiailag egyszerű, kristályos szilárd anyag körülbelül egyenlő 25 J / (molK). A visszaesés a hőmérséklet a hőkapacitása szilárd lecsökken, hogy megközelíti a nulla a T 0. Közel abszolút nulla moláris hőkapacitása valamennyi szerv arányos T 3, és csak kellően magas jellemző hőmérsékletét minden anyag egyenlőség végrehajtása megkezdődik (8.2). Ezek a jellemzők az adott melegíti a szilárd anyagok alacsony hőmérsékleten is magyarázható a kvantumelmélet hő által létrehozott kapacitás Einstein és Debye.
A kísérleti meghatározása a hőkapacitása a vizsgálati test kerül egy kaloriméter, amelynek fűtése elektromos áram. Ha a hőmérséklet a kaloriméter és a minta nagyon lassan növelni az eredeti szóló T T0. Az energia az elektromos áram folyik át hevített minta és a kaloriméter:
ahol I és U - feszültség és áram, a fűtőtest; - felfűtési idő; m0 és m - tömege a vizsgálati minta és a kaloriméter, és C0 - fajhője a kaloriméter és a vizsgálati minta, Q - hőveszteséget a hőszigetelés a kaloriméter és környéke.
Ahhoz, hogy kizárja a egyenlet (8,3) a hőmennyiség fogyasztott fűtésre a kaloriméter, és a hőveszteség a környezethez, az szükséges, hogy ugyanazt a kapacitást a ra melegítésére az üres kaloriméter (minta nélkül) a kezdeti hőmérséklete T0 ugyanazon hőmérséklet-különbség T. Hőveszteség mindkét esetben lényegében azonos, és nagyon alacsony, ha a hőmérséklet őr kaloriméter mindkét esetben, állandó és egyenlő a szobában:
Egyenletek (8.3) és (8.4) a következőképpen
Egyenlet (8,5) lehet használni a kísérleti meghatározása a fajhője a vizsgálati minta anyagot. A hőmérséklet változtatásával a kaloriméter szükséges építésére egy grafikont a különbség fűtési idő változása a hőmérséklet a vizsgálati minta: (-0) = f (T), a szögletes együttható, amely meghatározza a fajlagos hőkapacitása a minta.
Leírás A laboratóriumi beállítás
Annak megállapításához, a hő a szilárd anyagok szánt kísérleti elrendezést FPT1-8, az általános formája, amely ábrán látható. 8.1. Az üzem három fő részből áll: a műszer egység 1, a kezelőelem 2 egységet, és a rack-3.
Az előlapon a műszer 1 vannak elrendezve: toggle „hálózat”, amely összeköti az egységet a tápegység hálózati; kampós „Heat”, amely magában foglalja egy fűtőtest; szabályozó „Heat”, amelyen keresztül a fűtőelem ki van szabályozva; egy voltmérőt és egy ampermérőt, amellyel a mért feszültség és áram a fűtő áramkör; stopper, amely méri az időt a kaloriméter hőt. A stopper akkor működik, amikor a hatalom a műszer egységet.
A művelet tag 2 lezárt egység előtt egy levehető org. üveg. Ha a képernyő kezelése zsanéros hátsó fala a működtető elem blokk. A panel működtetőelemmel egység 6. ábra egy digitális hőmérő hőmérsékletének mérésére. Az alábbiakban kerülnek a fészkek 5 vizsgálati mintákat a különböző anyagok és minták bőr beépítésre a fűtés.
A fűtőelem 4 áll, egy fém burkolat, hőszigetelő anyag és a kaloriméter.
A mintákat melegítjük a kaloriméter ábrán vázlatosan bemutattuk. 8.2.
A kaloriméter egy sárgaréz 2 testet kúpos furattal, amely be van helyezve a vizsgálati minta 1. A külső felületén a burkolat különleges hornyokba fűtőkígyó található, a házon kívüli 9. kaloriméter szigetelt azbesztszálak és üvegszál 3 és 6 lezárt alumínium burkolat 4. A kaloriméter hőszigetelő burkolat 10 van zárva. befejezése után a kísérlet a minta lehet nyomni ki a kúpos furat a kaloriméter test keresztül csavarokkal 7. eltávolítani a fűtött mintát a kaloriméter és telepíteni mintákra a fűtőtest használata a fogantyú 5 található egy speciális nyílás a vizsgált mintákban.
kaloriméter által mért hőmérséklet egy digitális hőmérő, amely a hőmérséklet-érzékelő 8 a 2 házban kaloriméter.
A munka elvégzéséhez felelnie az általános biztonsági követelményeknek a laboratóriumban a mechanika.
Az, hogy a teljesítmény
FIGYELEM! Kaloriméter lehűtjük hosszú, azonban, a mérés után minden alkalommal 0 üres kaloriméter fűtési értékeket azonnal letiltja a fűtés (lásd. P. 4 alább). A maximális fűtési hőmérséklet a telepítés + 44S.
1. Távolítsa el az átlátszó elem a munkaegység burkolat telepítése és függessze fel azt a hátsó csavart. Telepítse minimum fogantyú „HEAT” ellenőrzés. A beállítás kapcsoló „hálózat”.
2. Üres kaloriméter csukja le a fedelet. Forgassa „HEAT”. A „meleg” segítségével beállíthatja a feszültség 10-20 V (minél magasabb a feszültség, annál gyorsabb fűtés). Record táblázat. 8.1 A kiválasztott feszültség értéket U és a jelenlegi I.
3. Mivel a kaloriméter hőmérséklete t0. mondta tanító 1S intervallum rögzítik táblázatban. 8.1 értékek az idő 0. megfelelő minden elérte a hőmérséklet t.
4. kikapcsolása kampós „Heat”, nyissa ki a fedelet, és hűtőszekrényben kaloriméter t0 a kezdeti hőmérsékletre. Gyors hűtés a kaloriméter elhagyható a kaloriméter az egyik mintát, kivéve az említett oktató (ha telepítve a mintában kaloriméter kell forgatni a csavart az alján a kaloriméter, hogy a bal oldalon). A hőmérséklet elkezd csökkenni. Amikor a hűtési sebesség csökkenését, a felmelegített mintát eltávolítottunk, majd a következő (hideg) kivéve az említett oktató. Eltávolításához a mintát kell jobbra (az óramutató járásával megegyezően) a csavart az alján a kaloriméter, majd húzza a minta fogantyút.
5. Fordítsa el a csavart balra, tedd egy kaloriméter az egyik mintát vett utasítása szerint a tanár. Zárja le a fedelet a kaloriméter és várjon 2-3 percet, hogy a hőmérséklet a kaloriméter és a minta egyenlő.
6. Kapcsolja be a kapcsolót „HEAT”, és állítsa azonos feszültséget az áramkörben, mint a hő az üres kaloriméter.
7. kiindulási anyagként ugyanazt a kezdeti hőmérséklet t0 kaloriméter. keresztül 1S intervallum rögzítik táblázatban. 8.1 Az idő értéke . megfelelő minden elérte a hőmérséklet t.
8. Felügyelet „HEAT”, meg balra (a minimum), kapcsolja ki a kapcsolót „HEAT”, nyissa ki a fedelet a kaloriméter. Ahhoz, hogy mintát veszünk a kaloriméter csavart forgassa jobbra, majd távolítsa el a fogantyút a fűtött mintából.
9. Kapcsolja ki a főkapcsolót egység „HÁLÓZAT”.
10. Állítsa be az összes értékek 0 és az értéket másodpercben (anélkül, perc), és tárolja őket egy asztalhoz. 8.1. Minden egyes sorban a táblázatban. 8.1 értékeit számítjuk = -0 és T = t-t0.
11. Készítsen egy durva számítás a fajhője a minta képlet szerint, ahol az A minta tömege m = 139,5 g (sárgaréz), vagy m = 129,7 g (acél) vagy m = 46,05 g (duralumínium). Megközelítés a tanár ellenőrzésre.
A mérési eredmények feldolgozása
1. Graph = f (T) függően a különbség a fűtési idő kaloriméter a mintából és az üres kaloriméter TK kaloriméter-hőmérséklet változások, válassza bármely két pont a grafikonon, és határozza meg a lejtő az egyenes vonal a következő képlet szerint, ahol - dőlésszög, hogy a tengely a gráf T (ha az egységek és a mennyiségek T képviselteti magát a két tengely a szegmensek egyenlő hosszúságú).
2. A értéke a lejtőn k. meghatározzák a konkrét hőt a minta képlet szerint
3. A táblázat adatai 8.2 (akár periódusos), hogy meghatározzuk a moláris hőkapacitása a minta, amelyet a képlet Cm = Cm.
Milyen értéket nevezzük fajhője anyag moláris hőkapacitás? Mely SI-egységek mérik?
A képlet a teljes belső energiája egy mól szilárd.
A képlet a moláris hőkapacitása szilárd anyagok.
Rögzíti és adja meg a törvény a Dulong és Petit.
Számítsuk ki a törvény a Dulong és Petit konkrét futamot alumínium és a vas.
Mi az elektromos fűtés módszer annak meghatározására, fajhője szilárd?
A képlet a kísérleti meghatározása a hőkapacitás.
Miért vált ki a kísérleti fűtés az üres kaloriméter és hőmérő mintával kell végezni egy és ugyanazon hatalom a melegítő?
Az úgynevezett fokok száma a szabadság?
Összeállította prep. DV Kharitonov
Kapcsolódó dokumentumok:
Lab: tverdyhtel sűrűség mérés; meghatározására fajhő anyag. ® készletek kutatás. visszatér. Az általánosan használt eszközök és kiegészítők. szánt demonstrációs kísérletekhez.
tverdogotela mozgás. Az az egyensúlyi állapotot a testek. testsúly. Jellemzése fizikai inga. Műszerek és kiegészítők. az inga. gáz hőkapacitása? Hogy vannak a fajhő és a moláris hőkapacitás. Melyek a moláris hőkapacitás.
№3 «mérése teploemkostitverdogotela”. Insvtruktazh messze technológia. Páratartalom. Meghatározási módszerei a levegő nedvességtartalma. Lab. eszközök és tartozékaik pad mérlegek súlyok 1. Úgy tervezték, hogy összehasonlítsa a tömege szervek.
teploemkostitverdogotela Célkitűzés: Annak megállapításához, a fajhője a fém-edik henger. Instruments. : Annak megállapításához, a gyújtótávolság. kiegészítők. 2. Egy sor rudak, hogy bizonyítsa a villamosítás testek. 3. Sultans teljesítmény. 4. Készülék.
2. mérése teploemkostitverdogotela. Op és megszilárdulása a holttesteket. Olvadáspontja. hőt. Study n. m. meghatározása számú hő egységek. Asztali optikai kiegészítők OPC 2. Berendezés a tanulmány a geometriai törvények.