1. Измерить при помощи барометра атмосферное давление.
2. Измерить объем воздуха в стеклянной трубке (в условных единицах по делениям линейки).
3. Найти произведение давления воздуха на его объем.
4. Погрузить стеклянную трубку в воду закрытым концом вверх.
5. Измерить новый объем воздуха в трубке.
6. Измерить разность уровней воды в сосуде и трубке.
7. Рассчитать новое давление воздуха в трубке.
8. Вычислить произведение давление воздуха на его объем.
9. Повторить эксперимент для другой глубины погружения и для трубки другого диаметра. Результаты измерений занести в отчетную таблицу.
| № опыта | Давление p, мм рт. ст. | Объем V, усл. ед. | Произведение pV |
Сравните полученные результаты и убедитесь в справедливости закона Бойля – Мариотта.
Лабораторная работа №7-III
Определение температуры
и удельной теплоты кристаллизации парафина
Цель работы: исследуйте зависимость температуры расплавленного парафина от времени охлаждения, определите температуру плавления (кристаллизации) парафина и удельную теплоту плавления (кристаллизации); необходимые значения температуры Т 2 и времени t 1, t 2 найдите по графику зависимости Т (t).
Оборудование:штатив с лапкой, термометр, тонкостенный стаканчик с расплавленным парафином, секундомер.
Содержание и метод выполнения работы
Парафин – кристаллическое вещество. Это смесь твёрдых предельныхуглеводородов с общей формулой C n H2 n + 2. Для парафина n = 20 и более.
Когда твёрдому телу сообщают некоторое количество теплоты, происходит увеличение кинетической энергии атомов или молекул, колеблющихся в углах кристаллической решетки; температура кристалла при этом повышается. После достижения температуры плавления дальнейшая передача телу теплоты не сопровождается повышением температуры до тех пор, пока всё твёрдое тело не расплавится. Это происходит потому, что при егоплавлении кинетическая энергия хаотического теплового движения атомов или молекул не меняется, а количество теплоты, получаемое им, расходуется на увеличение потенциальной энергии частиц. После расплавления всего кристалла сообщаемое количество теплоты снова расходуется на увеличение кинетической энергии атомов или молекул расплава, что проявляется в дальнейшем повышении температуры.
При охлаждении расплава до температуры кристаллизации за счёт уменьшения потенциальной энергии взаимодействия частиц среде отдаётся такое количество теплоты, какое было получено в процессе плавления твёрдого тела. При этом кинетическая энергия атомов или молекул не меняется, температура кристаллизующегося вещества остаётся постоянной до завершения отвердевания всего расплава.
Удельную теплоту кристаллизации можно найти по формуле l = Q / m, где Q – количество теплоты, выделившееся при кристаллизации, m – масса парафина. Количество теплоты Q нетрудно вычислить, считая, что количество теплоты q,отдаваемое парафином в единицу времени при охлаждении, остаётся постоянным при небольших изменениях температуры. Тогда Q = q (t 2 – t 1), где (t 2 – t 1) – интервал времени, в течении которого происходила кристаллизация парафина и его температура оставалась постоянной. Пренебрегая за малостью теплоёмкостью сосуда, получим, что при охлаждении расплава парафина в единицу времени среде отдаётся количество теплоты
, (1)
где с = 3200 Дж/(кг×К) – удельная теплоёмкость жидкого парафина, m – его масса, Т 1 – начальная температура, t 1 – время охлаждения жидкого парафина, Т 2 – температура кристаллизации.
Тогда количество теплоты, выделенное при кристаллизации, равно
,
а удельная теплота кристаллизации (плавления) равна
.