Лабораторна робота №31 ВИЗНАЧЕННЯ ЗМІНИ ЕНТРОПІЇ ПРИ НАГРІВАННІ І ПЛАВЛЕННІ СПЛАВУ ОЛОВА Мета роботи Використовуючи експериментально визначену температуру плавлення сплаву олова, розрахувати зміну ентропії в процесах нагрівання і плавлення сплаву. Прилади і матеріали Вимірювальний пристрій, термометр, секундомір. Опис вимірювального пристрою Складовими частинами вимірювального пристрою є: (1) – тиґель зі сплавом олова, вміщений в електричний нагрівач (2); (3) – вентилятор для охолодження розплаву; (4) – термопара для контролю за температурою сплаву. Термопара, вентилятор і електричний нагрівач під’єднані до блоку (5), на передній панелі якого містяться: (6) – мілівольтметр – для вимірювання термо е.р.с. термопари (E,мВ) і вимикачі: (а) – для ввімкнення блоку в електричну мережу; (б) – для ввімкнення електричного нагрівача; (в) – для ввімкнення вентилятора Виведення розрахункової формули Кількість теплоти, необхідна для нагрівання сплаву олова від кімнатної температури ТК до температури плавлення Тпл, визначається як:
, (1) де с – питома теплоємність сплаву, М – маса сплаву Кількість теплоти, необхідна для плавлення сплаву: Q2 =
М , (2) де
( питома теплота плавлення. Зміна ентропії при здійсненні цих процесів:
=
. (3) При підготовці до виконання роботи використати: Теоретична частина. Розділ 7.2, 7.5. Послідовність виконання роботи Перевести всі вимикачі в положення “вниз” . Визначити і записати у першу колонку таблиці початковий показ мілівольтметра Е0, який відповідає початковій температурі сплаву ТК. Під’єднати блок (5) до електричної мережі і ввімкнути вимикач (а) ( мережа). Ввімкнути вимикач (в) ( нагрів) і через кожні 2хв. записувати покази мілівольтметра. Після досягнення термо е.р.с. значення 4мВ покази мілівольтметра записувати через кожні 0,5хв. Нагрів здійснювати до t ( 1500 C . Після повного розплавлення сплаву вимкнути вимикач (в) (нагрів), ввімкнути вимикач (б) ( вентилятор) і також через кожні 0,5 хв. записувати в таблицю покази мілівольтметра, поки температура сплаву не понизиться до t ( 700 C. Використавши таблицю ґрадуювання термопари (Додаток 3), визначити відповідні температури і побудувати ґрафіки залежності температури сплаву Т від часу t для процесів нагрівання і охолодження . Визначити температуру плавлення Тпл , яка дорівнює температурі кристалізації. (вказані температури визначаються горизонтальни- ми ділянками ґрафіків Т(t), оскільки процеси плавлення і криста- лізації – ізотермічні і температура деякий час постійна). За формулою (3) визначити зміну ентропії. Розрахувати абсолютну і відносну похибки. маса сплаву М = (6,5 ( 0,05)10-3 кг питома теплоємність сплаву с = (230 ( 0,5) Дж/(кг К) питома теплота плавлення сплаву
= ( 58,6 ( 0,05)103 Дж/кг Таблиця результатів вимірювань t, хв вимір вимір вимір вимір вимір вимір вимір (  нагрів Е, мВ вимір вимір вимір вимір вимір вимір вимір (   t0 C табл. табл. табл. табл. табл. табл. табл. (   T, К розр. розр. розр. розр. розр. розр. розр. (    t, хв вимір вимір вимір вимір вимір вимір вимір (  охолод-ження Е, мВ вимір вимір вимір вимір вимір вимір вимір (   t0 C табл. табл. табл. табл. табл. табл. табл. (   T, К розр. розр. розр. розр. розр. розр. розр. (   Контрольні запитання Сформулювати перший закон термодинаміки. Сформулювати другий закон термодинаміки. Пояснити фізичний зміст ентропії. Вивести формулу для визначення зміни ентропії при нагріванні і подальшому плавленні сплаву олова. Рекомендована література Курс фізики / За редакцією І.Є.Лопатинського. – Львів: Вид. «Бескид Біт», 2002. 2. Трофимова Т.И. Курс физики.– М.: Высшая школа, 1990. 3. Савельев И. В. Курс общей физики, т.1 –М.: Наука, 1982.