Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как противостоять манипуляциям мужчин? Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Описание установки и метода измерений





Фазой называется однородная часть вещества, имеющая границу с другими частями системы, в которой она находится, и которая может быть определена от этой системы. Переход вещества из одного фазового состояния в другое называется фазовым переходом. Фазовый переход первого рода всегда сопровождается поглощением или выделением теплоты Q и изменением удельного объема υ = V / m и молярного объема вещества μυ = V / ν, где ν = m / M – число молей; m – масса; μ – молекулярная масса вещества.

Поскольку количество теплоты зависит от массы вещества, претерпевающего фазовый переход, для характеристики процесса используется удельная теплота перехода q, отнесенная к единице вещества

q = Q / m, (1)

и молярная теплота перехода mq, отнесенная к одному молю вещества

mq = Q / ν. (2)

При постоянном давлении фазовый переход всегда проходит при определенной температуре, называемой температурой перехода, при которой возможно термодинамическое равновесие фаз при данном давлении. Для рассмотрения фазового перехода «жидкость-пар» обратимся к изотермам, построенным для нескольких значений температуры (Т1, Т2) на р - V –диаграмме (рис. 10).

Рис. 10.

 

Горизонтальные участки изотерм отвечают областям фазового перехода. В процессе перехода молярный объем скачкообразно изменяется от величины μυ1,что соответствует молярному объему жидкой фазы, до величины μυ2, что соответствует молярному объему газообразной фазы.

Интервал μυ1 - μυ2 представляет собой область двухфазного состояния (жидкость-пар) вещества. Среди всех возможных температур есть одна, называемая критической температурой Ткр, при которой горизонтальный участок изотермы, отвечающий фазовому переходу, вырождается в точку перегиба. При температуре вещества, больше критической, исчезает разница между паром и жидкостью, а вещество ни при каком давлении невозможно перевести из газообразного в жидкое состояние. За областью фазового перехода состояние реального вещества в жидкой и газообразной фазах точно описывается уравнением Ван-дер-Ваальса, которое для одного моля газа имеет вид



,

где параметры а и b введены для учета потенциального взаимодействия между молекулами и собственного объема молекул газа. Изотерма, описываемая уравнением Ван-дер-Ваальса на Р-V-диаграмме для температуры Т1, изображена на рис. 10 штрихпунктирной линией.

Для вычисления изменения давления насыщенного пара в зависимости от температуры проведем для одного моля вещества цикл Карно, в который входят горизонтальные участки изотерм реального вещества АВ и CD (рис. 10). Пусть Р1 = Р, Р2 = Р + dP, Т1 = Т, Т2 = Т + dТ. Выполненная за цикл работа δA равна площади этого цикла на Р-V-диаграмме, а сам цикл, учитывая близость изотерм его образующих, можно приближенно считать параллелограммом.

Тогда

δA = (μυ2 - μυ1)dP.

В ходе изотермического фазового перехода (участок АВ) вещество получает от нагревателя количество теплоты, равное молярной теплоте перехода μq. Поэтому КПД цикла можно записать в виде

. (3)

Поскольку рассматривается цикл Карно, КПД этого цикла можно также записать, используя теорему Карно

. (4)

Приравняв выражения (3) и (4), получим уравнение Клапейрона-Клаузиуса

. (5)

Его можно использовать для определения теплоты парообразования жидкости. Учитывая, что при температурах, далеких от критической, υ2 >> υ1, получаем

. (6)

На участках невысоких давлений к пару можно применить законы идеального газа, а тогда удельный объем υ2 можно определить из уравнения Клапейрона-Менделеева

. (7)

Подставляя значение υ2 из формулы (7) в (6), получим

. (8)

Считая величину q постоянной для исследуемого интервала изменения температуры, проинтегрируем уравнение (8)

. (9)

Полученная формула устанавливает связь между молярной теплотой парообразования воды, давлением и температурой водяного пара. Изменяя температуру пара Т, необходимо построить график зависимости ln P = f(1 / T), по угловому коэффициенту которого Kα = (μ q) / R можно определить молярную теплоту парообразования воды.

Для определения теплоты парообразования воды предназначена экспериментальная установка ФПТ1-10, общий вид которой показан на рис. 11.

Рабочий элемент установки представляет собой стеклянную ампулу с исследуемым веществом (в данной работе используется вода), из которой откачан воздух до давления минус 55… минус 69 кПа (минус 0,6… минус 0,7 кг/см3), размещенную в термостате 4. Ампула соединена с вакуумметром 5, показания которого Р соответствуют разности между атмосферным давлением в лаборатории Р0 и давлением водяного пара в ампуле Рп, следовательно Рп = Р0 – Р.

Температура пара измеряется цифровым термометром, датчик которого находится в термостате, и регистрируется на цифровом индикаторе «Температура» блока рабочего элемента 2. Погрешность измерения температуры 5 %. Для нагрева ампулы с исследуемой жидкостью в термостате, заполненном водой, находится нагревательный элемент, выполненный из нихромовой спирали, помещенной в трубку из кварцевого стекла.



 

Рис. 11. Общий вид экспериментальной установки ФПТ1-10:

1 – блок приборов; 2 – блок рабочего элемента; 3 – стойка;

4 – термостат; 5 – вакуумметр

 

Для получения достаточной точности эксперимента нагревание воды в термостате должно происходить достаточно медленно, чтобы температуру воды в ампуле можно было считать равной температуре воды в термостате.

Необходимая мощность нагревателя устанавливается регулятором «Нагрев», который находится на передней панели блока приборов 1.

В блоке приборов находится компрессор, с помощью которого в термостат можно подавать сжатый воздух. Компрессор обеспечивает равномерное нагревание воды в термостате. Интенсивность подачи сжатого воздуха устанавливается регулятором «Воздух», который на передней панели блока приборов.








Date: 2015-05-08; view: 256; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2018 year. (0.007 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию