лаба по физике 4-2штрих

Лабораторная работа № 4-2’

Определение удельной теплоты кристаллизации и изменения энтропии металла

Цель работы: научиться определять удельную теплоту кристаллизации и изменения энтропии металлов методом охлаждения

Приборы и принадлежности: лабораторный модуль, приборный модуль, сплав свинец-олово, секундомер.

Устройство и принцип работы лабораторного и приборного модулей

На передней панели лабораторного модуля (рис.1) расположены: табличка 1 с названием работы, гнездо 2 для подключения мультиметра 3 приборного модуля (рис.2), устройство подъема 3, ампулы со сплавом 5 из электрической печи 6, тумблер включения электропитания печи 8 и сетевой шнур для подключения лабораторного модуля к электрической розетке 2 приборного модуля.

Ампула со сплавом нагревается в электрической печи, питающейся переменным током. Внутри ампулы находится металлическая трубка-чехол с дифференциальной хромель-копелевой термопарой, горячий спай которой находится в ампуле, а холодный- в воздухе.

Концы термопары гнездо 2 и медные провода соединяются с мультиметром приборного модуля, измеряющим термо э.д.с.

Вывод расчетных формул

Простейшей моделью охлаждения тела является охлаждение в среде с постоянной температурой Тс и большой теплоемкостью. Если масса тела мала, то в течение всего процесса охлаждения температура в каждой точке тела одинакова в любой момент времени. Такой процесс состоит из последовательных равновесных состояний и, следовательно, является обратимым. Применяя закон сохранения энергии к процессу охлаждения твердого сплава после кристаллизации, можно записать:

(cоmо+cаmа)dT+F(T-Tс)d=0 (1)

Где (cоmо+cаmа)dT-тепло, отданное сплавом при охлаждении за время d, F(T-Tс)d-тепло, полученное окружающей средой, через поверхность ампулы F за время d;

со,cа- удельные теплоемкости сплава и материала ампулы;

mо,mа- массы сплава и ампулы;

T- температура твердого сплава;

Tс-температура окружающей среды;

-коэффициент теплоотдачи с поверхности ампулы в окружающую среду.

Применяя закон сохранения энергии к процессу кристаллизации сплава, можно записать:

kmo+ F(Tk-Tc)(2)

Гдеkmo –тепло, отданное сплавом при кристаллизации за время кристаллизации  ; F(Tk-Tc) -тепло, полученное окружающей средой через поверхность ампулы за время кристаллизации. Из (1) и (2) следует:

 k = (cоmо+cаmа) dT/ d(Tk -Tc) / (mо(T-Tс)) (3)

Изменение энтропии сплава в обратимом процессе кристаллизации равно:

Sk=k mо/ Tk (4)

Таким образом, для определения удельной теплоты плавления k и изменения энтропии Sk сплава в процессе кристаллизации необходимо измерить температуру кристаллизации Tk, время кристаллизации  и вычислить производную dT/d функции T=f(в произвольной точке, соответствующей температуре твердого сплава  T в процессе его охлаждения . Произвольная dT/d находится из графика, построенного

по экспериментальным данным(кривая охлаждения).

№	Время охлаждения ,с	Показания милливольтметра F,мВ	Термо-э.д.с с поправкой на температуру воздуха Е+Ео, мВ	Температура сплава Т, К
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42