1. Нагретый до ≈ 70 °С расплавленный парафин вылейте в тонкостенный алюминиевый стаканчик. Опустите в парафин термометр, закреплённый в лапке штатива. Измерьте начальную температуру парафина и запустите секундомер. Составьте таблицу зависимости температуры парафина от времени охлаждения. (Опыт можно прекратить после достижения температуры 35 °С.) Показания температуры снимать с интервалом 1 мин.
2. По результатам опыта постройте график зависимости температуры парафина от времени охлаждения. Определите из этого графика температуру плавления (кристаллизации) парафина.
3. Пользуясь полученным графиком, определите удельную теплоту плавления (кристаллизации) парафина. Используя это полученное значение и химическую формулу парафина С20Н42, оцените энергию связи молекул в кристалле парафина в расчёте на одну молекулу.
(Решение. Число молекул в m кг парафина N = N A m / М, где М – молярная масса, N А – число Авогадро. Искомая энергии связи, приходящаяся на одну молекулу кристалла, равна ε = λ/ N, или ε = λ M / N А.)
Контрольные вопросы
1. Что называется удельной теплотой плавления кристалла?
2. Как влияет значение удельной теплоты плавления (кристаллизации) вещества на длину горизонтального участка кривой отвердевания?
3. Почему наклоны участков, соответствующих охлаждению расплава и твёрдого парафина, на графике различны? Почему они не прямолинейны?
IV цикл
Основы
МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ
Лабораторная работа №1-IV
Определение
коэффициента поверхностного натяжения s
двумя способами
Цель работы: определить s способом отрыва капель от трубки малого диаметра и с помощью капиллярных трубок.
Оборудование: воронка и две трубки разных диаметров с кранами, штатив, сосуд с водой из-под крана, стаканчик, весы, гири, линейка ученическая, микрометр, капиллярные трубки.
Содержание и метод выполнения работы
В данной работе предлагается определить коэффициент поверхностного натяжения жидкости (КПН) двумя методами. Метод поднятия жидкости в капилляре не таит в себе никаких принципиальных трудностей. Метод отрыва капель требует некоторых разъяснений.
1. Суть определения s методом отрыва капель заключается в том, что жидкость, медленно вытекая из трубки, образует на ее конце каплю, которая затем отрывается от трубки. Условием отрыва принято считать равенство сил тяжести и поверхностного натяжения, действующих на каплю:
mg = sp d. (1)
Измерив массу одной капли и диаметр трубки d, легко найти КПН по формуле 
.
Строго говоря, формула (1) несправедлива изначально, поскольку записана для так называемых сосредоточенных сил. Ведь если сила тяжести относится к таковым, ибо ее можно сосредоточить в центре тяжести, сила поверхностного натяжения (согласно ее определению) распределена по линии контакта и лишь в ситуации, показанной на рис. 1, б, в какой-то мере может считаться сосредоточенной. С увеличением диаметра трубки, когда он становится соизмеримым с диаметром отрывающейся капли, отклонения от формулы (1) становятся более заметными. Кроме того, в школьной литературе обычно рекомендуется измерять внутренний диаметр трубки, хотя в случае использования трубки из материала, смачивающегося используемой жидкостью, что обычно и случается, отрыв капли происходит отнюдь не от внутренней поверхности трубки.
Для надежного определения КПН жидкости в опытах следует брать трубки, внешний диаметр которых существенно (в 5–10 раз) меньше диаметра капли.
2. В этой работе s необходимо определить и при использовании капилляров. Высота подъема смачивающей жидкости в капилляре определяется поверхностным натяжением s, плотностью жидкости r и радиусом капилляра r:
,
где g – ускорение свободного падения, d – диаметр капилляра. Из этого следует, что для определения s необходимо измерить высоту подъема жидкости известной плотности и знать диаметр капилляра.
Следует обратить внимание на то, что в опытах с водопроводной водой значения s получаются заметно ниже табличных, что связано, очевидно, с наличием в воде поверхностно активных веществ. (Этот факт служит поводом для размышлений о проблемах экологии).