Материал: 3874
|
|
36 |
|
|
температуре. Учитывая, |
что в первом слагаемом δQ =c1 m dT |
(где c1 – |
||
удельная |
теплоемкость |
твердого образца, m – |
его масса), во втором |
|
Q =qплm |
(qпл – удельная теплота плавления |
образца), а в |
третьем |
|
δQ =c2 m dT (c2 – удельная теплоемкость жидкой фазы образца), окончательно получим
S =c m ln Tпл + qплm |
+с m ln Tmax . |
(7) |
|||
1 |
Тк |
Tпл |
2 |
Tпл |
|
|
|
|
|||
Приборы и принадлежности: установка с катушкой индуктивности, керамическим кольцом и образцом; автотрансформатор; термопара; милливольтметр; секундомер.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.В соответствии с индивидуальным заданием или по указанию преподавателя выберите исследуемый образец, напряжение на катушке индуктивности и максимальное значение термо-ЭДС.
2.Включите установку в сеть. Затем замкните ключ К1 и убедитесь,
что цифровой вольтметр находится в положении «мВ» (светится лампочка справа). На табло должны быть нулевые показания.
3.Замкните ключ К2 и рукояткой автотрансформатора введите
нужное значение напряжения.
4. Сразу после включения ключа К2 через каждые примерно 10 с по милливольтметру определяйте величину термо-ЭДС Е. Время τ и значения Е заносите в табл. 1.
Таблица 1
τ, с |
Е, мВ |
t, °C |
(t – tк), °C |
T, К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Измерения значений Е проводите до тех пор, пока не будет получено максимальное значение Етах. Затем ручкой автотрансформатора уменьшите напряжение до нуля и выключите ключи К1 и К2 и установку из сети.
37
6.Используя измеренные значения Е и градировочную таблицу термопары (см. Приложение), определите температуру t для каждого измерения и занесите ее в табл. 1.
7.По лабораторному термометру определите комнатную температуру tк , после чего по формуле (5) вычислите абсолютную температуру Т
образца для каждого момента времени τ . Результаты занесите в табл. 1.
8.Постройте график зависимости температуры образца Т от времени τ . Учитывая, что при плавлении температура образца не изменяется, по графику Т (τ ) определите температуру плавления Тпл .
9.Используя формулу (7), определите изменение энтропии на от-
дельных этапах: нагревание от Тк до Тпл , плавление, нагрев от Тпл до Тmax , а также за весь процесс нагревания образца от Тк до Тmax .
Масса образца т указана на установке.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1Поясните смысл функции энтропии.
2Как Вы считаете, будет ли изменяться энтропия, если в термодинамической системе изменяется а) только температура; б) только объем? Если да, то каким образом? Если нет, то почему?
3Обратимыми или необратимыми являются реально протекающие тепловые процессы? Почему?
4Учитывая, что вероятность сложного события равна произведению вероятностей простых событий, покажите, не используя математических выкладок, что энтропия должна быть пропорциональна натуральному логарифму термодинамической вероятности W.
5Поясните, изменится ли ход выполнения работы, если вместо переменного источника напряжения к катушке индуктивности подключить источник постоянного напряжения.
6Можно ли сердечник катушки индуктивности в данной работе сделать из сплошного материала? Если да, то из какого? Если нет, то почему?
Библиографический список
Трофимова Т.И. Курс физики. 2000. § 59.
|
38 |
|
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ |
|
|
НЕКОТОРЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ |
|||
Универсальная газовая постоянная |
R = 8,31 Дж/(моль К) |
||
Число Авогадро |
|
N A = 6,022 10 23 моль–1 |
|
Постоянная Больцмана |
|
k = 1,38 10 –23 Дж/К |
|
Число Лошмидта |
|
n0 |
= 2,69 10 25 м –3 |
Ускорение свободного падения (стандартное) |
g = 9,81 м/с2 |
||
ДЕСЯТИЧНЫЕ ПРИСТАВКИ К НАЗВАНИЯМ ЕДИНИЦ |
|||
Г – гига (10 9) |
д – деци (10 – 1) |
мк – микро (10 – 6) |
|
М – мега (10 6) |
с – санти (10 – 2) |
н – нано (10 – 9) |
|
к – кило (10 3) |
м – милли (10 – 3) |
п – пико (10 – 12) |
|
Например: 1 кДж = 10 3 Дж; 1 мкН = 10 – 6 |
Н; 1 нм = 10 – 9 м |
||
НЕКОТОРЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВОЗДУХА |
|||
Молярная масса |
|
М = 2,9 10−3 кг/моль |
|
Эффективный диаметр молекулы |
|
d = 2,7 10−10 м |
|
Плотность (при нормальных условиях) |
|
ρ =1,29 кг/м3 |
|
Длина свободного пробега |
(при нормальных условиях) |
l =1,16 10−7 м |
|
Коэффициент вязкости (при T =300К) |
|
η = 2,34 10−5 Па с |
|
(Нормальные условия: давление р =105 Па; температура Т = 273К) |
|||
Удельные теплоемкости твердого С1 и жидкого С2 состояний и удельная теплота плавления ( λ ) некоторых веществ
Вещество |
Sn |
In |
Cd |
Pb |
Bi |
|
230 |
238 |
230 |
134 |
133 |
C1, Дж/(кг К) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
166 |
|
|
247 |
259 |
264 |
287 |
|
C2 , Дж/(кг К) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24,6 |
|
λ, кДж/кг |
58,6 |
28,4 |
55,2 |
54,3 |
|
|
|
|
|
|
|
39
ГРАДУИРОВОЧНАЯ ТАБЛИЦА ТЕРМОПАРЫ
|
|
|
|
|
|
Е, мВ |
t, °С |
Е, мВ |
t, °С |
Е, мВ |
t, °С |
0 |
0 |
9,55 |
135 |
20,43 |
270 |
0,35 |
5 |
9,93 |
140 |
20,84 |
275 |
0,65 |
10 |
10,31 |
145 |
21,25 |
280 |
0,98 |
15 |
10,69 |
150 |
21,66 |
285 |
1,33 |
20 |
11,08 |
155 |
22,08 |
290 |
1,64 |
25 |
11,45 |
160 |
22,49 |
295 |
1,98 |
30 |
11,85 |
165 |
22,91 |
300 |
2,32 |
35 |
12,24 |
170 |
23,33 |
305 |
2,66 |
40 |
12,63 |
175 |
23,75 |
310 |
3,00 |
45 |
13,03 |
180 |
24,18 |
315 |
3,35 |
50 |
13,44 |
185 |
24,60 |
320 |
3,70 |
55 |
13,84 |
190 |
25,03 |
325 |
4,05 |
60 |
14,25 |
195 |
25,45 |
330 |
4,41 |
65 |
14,66 |
200 |
25,85 |
335 |
4,76 |
70 |
15,06 |
205 |
26,32 |
340 |
5,12 |
75 |
15,48 |
210 |
26,74 |
345 |
5,48 |
80 |
15,89 |
215 |
27,16 |
350 |
5,85 |
85 |
16,30 |
220 |
27,59 |
355 |
6,21 |
90 |
16,71 |
225 |
28,02 |
360 |
6,58 |
95 |
17,12 |
230 |
28,46 |
365 |
6,95 |
100 |
17,53 |
235 |
28,89 |
370 |
7,32 |
105 |
17,95 |
240 |
29,33 |
375 |
7,69 |
110 |
18,36 |
245 |
29,76 |
380 |
8,06 |
115 |
18,77 |
250 |
30,18 |
385 |
8,43 |
120 |
19,18 |
255 |
30,62 |
390 |
8,80 |
125 |
19,60 |
260 |
31,06 |
395 |
9,18 |
130 |
20,01 |
265 |
31,49 |
400 |
40
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1Трофимова, Т.И. Курс физики [Текст]: учеб. пособие / Т.И. Трофимова.
– 6-е издание. – М.: Высш. шк. 2000.– 542 с.
2Курс физики [Текст] / под ред. В.Н. Лозовского.– 2-е изд., испр.– СПб.:
Лань, 2001. – Т.1.– 576 с.
3Дмитриева, В.Ф. Основы физики [Текст]: Учеб. пособие / В.Ф. Дмитриева, В.Л. Прокофьев. – М.: Высш. шк. 2001.– 527 с.
4Грибов, Л.А. Основы физики [Текст] / Л.А. Грибов, Н.И. Прокофьва.–
М.: Гароарика, 1998.– 456 с.
5Основы физики В 2-х т. [Текст]: Учеб. для вузов / Н.П. Калашников, М.А. Смондырев. – 2-е изд., перераб. – М.: Дрофа, 2004. – Т. 2.– 432 с.