2.4.1 (812676)
Текст из файла
Îò÷åò î âûïîëíåíèè ëàáîðàòîðíîé ðàáîòû2.4.1Îïðåäåëåíèå òåïëîòû èñïàðåíèÿ æèäêîñòèÌèõàèë Ëàøèí, 813 ãðóïïà 1 êóðñà ÔÐÒÊ24 ìàÿ 2019 ã.Àííîòàöèÿ1) èçìåðåíèå äàâëåíèÿ íàñûùåííîãî ïàðà æèäêîñòèïðè ðàçíîé òåìïåðàòóðå; 2) âû÷èñëåíèå ïî ïîëó÷åííûì äàííûì òåïëîòûèñïàðåíèÿ ñ ïîìîùüþ óðàâíåíèÿ ÊëàïåéðîíàÊëàóçèóñà. ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: òåðìîñòàò; ãåðìåòè÷åñêèé ñîñóä, çàïîëíåííûé èññëåäóåìîé æèäêîñòüþ; îòñ÷åòíûé ìèêðîñêîï.Öåëü ðàáîòû:Èñïàðåíèåì íàçûâàåòñÿ ïåðåõîä âåùåñòâà èç æèäêîãî â ãàçîîáðàçíîå ñîñòîÿíèå.
Îíî ïðîèñõîäèò íà ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòè æèäêîñòè. Ïðè èñïàðåíèè ñ ïîâåðõíîñòè âûëåòàþò ìîëåêóëû, îáðàçóÿ íàä íåé ïàð. Äëÿâûõîäà èç æèäêîñòè ìîëåêóëû äîëæíû ïðåîäîëåòü ñèëû ìîëåêóëÿðíîãîñöåïëåíèÿ. Êðîìå òîãî, ïðè èñïàðåíèè ñîâåðøàåòñÿ ðàáîòà ïðîòèâ âíåøíåãî äàâëåíèÿ P , ïîñêîëüêó îáúåì æèäêîñòè ìåíüøå îáúåìà ïàðà. Íåâñå ìîëåêóëû æèäêîñòè ñïîñîáíû ñîâåðøèòü ýòó ðàáîòó, à òîëüêî òå èçíèõ, êîòîðûå îáëàäàþò äîñòàòî÷íîé êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèåé. Ïîýòîìó ïåðåõîä ÷àñòè ìîëåêóë â ïàð ïðèâîäèò ê îáåäíåíèþ æèäêîñòè áûñòðûìèìîëåêóëàìè, ò.
å. ê åå îõëàæäåíèþ.×òîáû èñïàðåíèå ïðîõîäèëî áåç èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû, ê æèäêîñòèíóæíî ïîäâîäèòü òåïëî. Êîëè÷åñòâî òåïëîòû, íåîáõîäèìîå äëÿ èçîòåðìè÷åñêîãî èñïàðåíèÿ îäíîãî ìîëÿ æèäêîñòè ïðè âíåøíåì äàâëåíèè, ðàâíîì óïðóãîñòè åå íàñûùåííûõ ïàðîâ, íàçûâàåòñÿ ìîëÿðíîé òåïëîòîé èñïàðåíèÿ (ïàðîîáðàçîâàíèÿ).Òåïëîòó ïàðîîáðàçîâàíèÿ æèäêîñòåé ìîæíî èçìåðèòü íåïîñðåäñòâåííî ïðè ïîìîùè êàëîðèìåòðà. Òàêîé ìåòîä, îäíàêî, íå ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü òî÷íûõ ðåçóëüòàòîâ èç-çà íåêîíòðîëèðóåìûõ ïîòåðü òåïëà, êîòîðûåòðóäíî ñäåëàòü ìàëûìè.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå äëÿ îïðåäåëåíèÿ òåïëîòûèñïàðåíèÿ ïðèìåíåí êîñâåííûé ìåòîä, îñíîâàííûé íà ôîðìóëå ÊëàïåéðîíàÊëàóçèóñà:LdP=(1)dTT (V2 − V1 )Çäåñü P äàâëåíèå íàñûùåííîãî ïàðà æèäêîñòè ïðè òåìïåðàòóðå T ,T àáñîëþòíàÿ òåìïåðàòóðà æèäêîñòè è ïàðà, L òåïëîòà èñïàðåíèÿ æèäêîñòè, V2 îáúåì ïàðà, V1 îáúåì æèäêîñòè. Íàéäÿ èç îïûòàdP, T, V2 è V1 , ìîæíî îïðåäåëèòü L ïóòåì ðàñ÷åòà.dTÏðè òåìïåðàòóðàõ îïûòà, êîòîðûå îáû÷íî íàõîäÿòñÿ âäàëè îò êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû èññëåäóåìîé æèäêîñòè, óäåëüíûé îáúåì ïàðà âîìíîãî ðàç áîëüøå óäåëüíîãî îáúåìà æèäêîñòè, è âåëè÷èíîé v1 ìîæíî1ïðåíåáðå÷ü ïî ñðàâíåíèþ ñ v2 . Ïðè ýòîì ê íàñûùåííîìó ïàðó ìîæíîïðèìåíèòü óðàâíåíèå ñîñòîÿíèÿ èäåëàëüíîãî ãàçà:v2 =RTµP(2)Ïîäñòàâëÿÿ 2 â 1 è ïðåíåáðåãàÿ v1 , ïîëó÷èì: íàøåì ïðèáîðå èçìåðåíèÿ ïðîèçâîäÿòñÿ ïðè äàâëåíèÿõ íèæå àòìîñôåðíîãî.
 ýòîì ñëó÷àå çàäà÷à ñóùåñòâåííî óïðîùàåòñÿ.Îáúåì V ñâÿçàí ñ äàâëåíèåì è òåìïåðàòóðîé óðàâíåíèåì Âàí-äåð-Âààëüñà:a (3)P + 2 (V − b) = RTV óðàâíåíèè Âàí-äåð-Âààëüñà âåëè÷èíîé b ñëåäóåò ïðåíåáðå÷ü. Ïðåíåáðåæåíèå ÷ëåíîì a/V 2 ïî ñðàâíåíèþ ñ P âíîñèò îøèáêó ìåíåå 3%. Ïðèäàâëåíèè íèæå àòìîñôåðíîãî îøèáêè ñòàíîâÿòñÿ åùå ìåíüøå. Òàêèìîáðàçîì, ïðè äàâëåíèÿõ íèæå àòìîñôåðíîãî óðàâíåíèå Âàí-äåð-Âààëüñàäëÿ íàñûùåííîãî ïàðà ìàëî îòëè÷àåòñÿ îò óðàâíåíèÿ Êëàïåéðîíà. Ïîëîæèì ïîýòîìóRTV =PÎòñþäà íàéäåìd(ln P )RT 2 dP= −RL=P dT1/T2Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêàÐèñ.
1: Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ îïðåäåëåíèÿ òåïëîòû èñïàðåíèÿÍà ðèñóíêå 2 ïðèâåäåíà áîëåå ïîëíàÿ ñõåìà óñòàíîâêè ñ èñïîëüçîâàíèåì ñîâðåìåííîãî òåðìîñòàòà. Óñòàíîâêà âêëþ÷àåò òåðìîñòàò A, ýêñïåðèìåíòàëüíûé ïðèáîð B è îòñ÷åòíûé ìèêðîñêîï C. Ýêñïåðèìåíòàëüíûéïðèáîð B ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé åìêîñòü 12, çàïîëíåííóþ âîäîé.  íåå ïîãðóæåí çàïàÿííûé ïðèáîð 13 ñ èññëåäóåìîé æèäêîñòüþ 14. Ïåðåä çàïîëíåíèåì èññëåäóåìîé æèäêîñòè âîçäóõ èç çàïàÿííîãî ïðèáîðà áûë óäàëåí,òàê ÷òî íàä æèäêîñòüþ íàõîäèòñÿ òîëüêî å¼ íàñûùåííûé ïàð. Äàâëåíèåïàðà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ðòóòíîìó ìàíîìåòðó 15, ñîåäèíåííîìó ñ åìêîñòüþ13.
×èñëåííàÿ âåëè÷èíà äàâëåíèÿ èçìåðÿåòñÿ ïî ðàçíîñòè ïîêàçàíèé îòñ÷åòíîãî ìèêðîñêîïà 16, íàñòðàèâàåìîãî ïîñëåäîâàòåëüíî íà íèæíèé èâåðõíèé óðîâíè ñòîëáèêà ðòóòè ìàíîìåòðà. Ïîêàçàíèÿ ìèêðîñêîïà ñíèìàþòñÿ ïî øêàëå 17.Âûïîëíåíèå ðàáîòûÈçìåðèì ðàçíîñòü óðîâíåé â ðòóòíîì U-îáðàçíîì ìàëîíìåòðå è òåìïåðàòóðó ïî èíäèêàòîðíîìó òàáëî òåðìîñòàòà.
Èç-çà ïðîáëåì â êðåïëåíèè âèíòà øòàíãåíöèðêóëÿ, íà êîòîðîì çàêðåïëåí îîáúåêòèâ, èçìåðåíèÿïðèøëîñü ïðåðâàòü è ïðîâîäèòü çàíîâî. Èòàê, íà÷àëüíûå çíà÷åíèÿ äëÿ3êîððåêòíîé ñåðèè èçìåðåíèéT = 22, 21◦ Ch0 = 1, 88 äåë. ïî ëåâîé øêàëåÍà÷àëüíîå ïîëîæåíèå øòàíãåíöèðêóëÿ 77, 30 ± 0, 05 ìì îò íóëåâîãî äåëåíèÿ.Ïðîâåäåì äâå ñåðèè èçìåðåíèé îäíó ïðè ïëàâíîì íàãðåâå òåðìîñòàòà, äðóãóþ ïðè ïëàâíî îõëàæäåíèè. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïðèâåäåíûâ òàáëèöàõ 1 è 2.T,◦ CH, ììP, Ïà(1/T ) · 104ln PÒàáëèöà1222,21 23,0317,518,92333 252033,86 33,767,767,831: Èçìåðåíèÿ342425,0121,722,82893 304033,65 33,547,978,02ïðè íàãðåâå5626,02 26,9823,925,13186 334633,43 33,328,078,1272826,3350633,218,1682927,7369333,108,21930,0229,1388032,998,26351030,9831,2416032,888,33T,◦ CH, ììP, Ïà(1/T ) · 104ln PÒàáëèöà 2:1230,93 29,9433,332,34440 430632,89 32,998,408,37Èçìåðåíèÿ ïðè îõäëàæäåíèè3456729,04 27,93 27,04 25,91 25,0329,327,525,722,521,23906 3666 3426 30000 282633,09 33,21 33,31 33,44 33,548,278,218,148,017,95824,0519,9265333,657,88923,0018,7249333,777,821021,9417,5233333,897,75Äî íà÷àëà íàãðåâà æèäêîñòè ðàçíîñòü â êîëåíàõ U-îáðàçíîé òðóáêèñîñòàâëÿëà 54 äåëåíèÿ = 54·0, 04 = 2, 16 ìì.
Íàä ëåâûì ñòîëáèêîì ðòóòèîáðàçîâàëñÿ ñòîëá ñêîíäåíñèðîâàííîé èç êàìåðû èññëåäóåìîé æèäêîñòè(âîäû) âûñîòîé 12 äåëåíèé = 12 · 0, 04 = 0, 48 ììÏî ïîëó÷åííûì äàííûì ïîñòðîèì ãðàôèêè äëÿ îõëàæäåíèÿ è íàãðåâà â êîîðäèíàòàõ T, P è 1/T, ln P (ñì. ðèñ. 1,2)Ïîäñòàâëÿÿ àïïðîêñèìàöèîííûå êîýôôèöèåíòû â ôîðìóëó íàéäåìçíà÷åíèÿ ìîëÿðíîé òåïëîòû èñïàðåíèÿ èññëåäóåìîé æèäêîñòè41131,9933,3444032,778,40Òàáëèöà 3: Çíà÷åíèÿ ìîëÿðíîé òåïëîåìêîñòè â äâóõ ñåðèÿõ èçìåðåíèéïðè ðàçíûõ ìåòîäàõ îáðàáîòêèLνÏðè íàãðåâåÏðè îõëàæäåíèèT, P45, 6381 êÄæ/ìîëü 58, 5347 êÄæ/ìîëü1/T, ln P 45, 3178 êÄæ/ìîëü 56, 5687 êÄæ/ìîëüLν = 51, 5125 êÄæ/ìîëüÐàñ÷åò ïîãðåøíîñòåéÏîãðåøíîñòè èç ÌÍÊ:σk = 7, 35 íàãðåâàíèå, 1-é ãðσk = 11, 90 îõëàæäåíèå, 1-é ãðσk = 272, 9 íàãðåâàíèå, 2-é ãðσk = 216, 6 îõëàæäåíèå, 2-é ãðs222RT 2 dPRT 2RT dP22−2· ( ) · σT +· ( ) · σP + −· σk2σL = L ·PdTP2dTPr σb 2σL = L ·bÒàêèì îáðàçîì, ñ ó÷åòîì ïîãðåøíîñòåé ïîëó÷èì:Òàáëèöà 4: Çíà÷åíèÿ ìîëÿðíîé òåïëîåìêîñòèñ ïîãðåøíîñòÿìèLνÏðè íàãðåâåÏðè îõëàæäåíèèT, P45, 638 ± 1, 862 êÄæ/ìîëü 58, 535 ± 3, 570 êÄæ/ìîëü1/T, ln P 45, 318 ± 2, 268 êÄæ/ìîëü 56, 569 ± 1, 800 êÄæ/ìîëüLν = 51, 5125 ± 2, 375 êÄæ/ìîëü5Ðèñ.
2:Ðèñ. 3:6Âûâîäû õîäå ëàáîðàòîðíîé ðàáîòû áûëî ïðîâåäåíî èçìåðåíèå ìîëÿðíîé òåïëîòû èñïàðåíèÿ âîäû ñ ïîìîùüþ ôîðìóëû Êëàéïåðîíà-Êëàóçèóñà è èçìåðåíèÿ çàâèñèìîñòè äàâëåíèÿ íàñûùåííîãî ïàðà îò òåìïåðàòóðû.Ñíÿòûå çàâèñèìîñòè ñîîòâåòâóþò òåîðåòè÷åñêèì ïðåäñòàâëåíèÿì î ïðèðîäå íàñùåííîãî ïàðà èññëåäóåìîé æèäêîñòè êàê ãàçà Âàí-äåð-Âààëüñà.Èòîãîâîå ïîëó÷åííîå çíà÷åíèå Lν = 51, 5125 ± 2, 375 êÄæ/ìîëü îäíîãîïîðÿäêà ñ òåîðåòè÷åñêèì çíà÷åíèåì L = 40, 680 êÄæ/ìîëü, íî ïî÷òè íà20% îòëè÷íî îò íåãî ïî âåëè÷èíå. Òàêæå ñðåäè ÷åòûðåõ ïîëó÷åííûõ çíà÷åíèé íàáëþäàåòñÿ çíà÷èòåëüíûé ðàçáðîñ.
Ïðè÷èíîé ýòîãî ìîãóò áûòüíåêà÷åñòâåííûå äàííûå, ñíÿòûå â óñëîâèõ ñèëüíî îãðàíè÷åííîãî âðåìåíèèç-çà íåèñïðàâíîñòè êîíñòðóêöèè óñòàíîâêè. Òàêæå â õîäå âûïîëíåíèÿðàáîòûû íå áûëî ó÷òåíî íåêîòîðîå èçìåíåíèå âûñîòû ñòîëáèêà ñêîíäåíñèðîâàííîé íàä ðòóòüþ æèäîñòè, êîòîðîå äîëæíî áûëî ïîâëèÿòü íàîêîí÷àòåëüíûé ðåçóëüòàò.Ñèëüíî ìåíüøåå èñêàæåíèå ìîãëè âíåñòè òàêèå ôàêòîðû, êàê ñèëüíûåêîëåáàíèÿ òåìïåðàòóðû â òåðìîñòàòå è íåñîîòâåòñâèå òåìïåðàòóð æèäêîñòè â òåðìîñòàòå, è â çàïàÿííîé êîëáå. Òàêæå ìû ïðåíåáðåãëè óäåëüíûìîáúåìîì æèäêîñòè â ôîðìóëå Êëàéïåðîíà-Êëàóçèóñà, ÷òî òîæå ìîãëîâíåñòè ñîè êîððåêòèâû â èòîãîâûå ÷èñëàþ7.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
