Opracowanie wyników:

Korzystając z tabeli cechowania termopary wyrażono uzyskane odczyty woltomierza w kelwinach [K]. Poniższa tabelka zawiera wartości temperatur zależne od ciśnienia. Zależność tą przedstawia dołączony wykres p(T). Seria 1 przedstawia temperaturę wrzenia przy obniżaniu ciśnienia od 2026,05 do 132,72 hPa. Natomiast seria druga przedstawia temperaturę wrzenia przy podwyższaniu ciśnienia od panującego w pracowni 992 hPa do 2173,2 hPa. Ponieważ seria 1 i 2 prawie się pokrywają więc można sądzić, że doświadczenie zostało wykonane prawidłowo.

Ciśnienie [hPa]	Temperatura Wrzenia [K] Seria 1
2026,05	84
1957,38	83,5
1878,9	83,1
1761,18	82,6
1653,27	81,9
1584,6	81,4
1486,5	80,7
1368,78	80
799,80	75,5
750,75	75,3
633,06	74,1
485,88	71,7
446,64	71,3
417,21	70,6
387,78	70,1
368,16	69,8
299,49	68,2
279,87	67,9
270,06	67,7
230,82	67
132,72	63,8
Ciśnienie [hPa]	Temperatura Wrzenia [K] Seria 2
1408,02	80,5
1486,5	80,9
1564,98	81,4
1682,7	81,9
1780,8	82,4
1879,9	83,1
2026,05	83,8
2153,58	84,5
2173,2	84,7

Ciśnienie zmienialiśmy co 0,1 kG/cm² otrzymane wyniki w [hPa] znajdują się w tabelce Zależność między jednostkami ciśnień :

1[kG/cm²] = 981[hPa]

Ciśnienie atmosferyczne panujące w pracowni odczytaliśmy jako 996 [hPa]

Rachunek błędów

Ciśnienie odczytywaliśmy na manometrze mechanicznym, którego błąd przyjęliśmy z dokładnością do jego podziałki tj. ± 0,1 kG/cm² . Błąd względny ciśnienia wynosi:

δp=0,1*981=98,1≈98 [hPa]

Jak widzimy na wykresie zależności p(T) wyniki serii pierwszej i drugiej pokrywają się w granicach błędów (błędów serii 2 nie zaznaczaliśmy na wykresie dla przejrzystości) co pozwala nam twierdzić, że wyniki są wiarygodne.

Błędu temperatury nie potrafimy określić ponieważ odczytując opór z omomierza i odczytując wartość temperatury z tabelki nie wiemy jakie jest przenoszenie błędu. Należy jednak sądzić, że odczytana temperatura jest na tyle dokładna, że można ich nie uwzględniać.

Obliczamy ciepło parowania:

Z równania gazu doskonałego pV = nRT

i korzystając ze wzoru n = m/M = 35,7 ± 0,1 [mol]

gdzie n - liczba moli [mol]

m - masa substancji przyjmujemy 1000 [g]

M - masa molowa dla azotu N₂ = 28 [g mol^-1]

R -stała gazowa = 8,3144 [J mol^-1 K^-1]

T- temperatura azotu pod ciśn. atmosferycznym = 77,2 ± 1 [K] (dok. termometru )

p- ciśnienie panujące w pracowni = 996 ± 1 [hPa] (dokładność barometru )

q - gęstość azotu w stanie ciekłym = 808 [kg/m³]

dp/dT - nachylenie stycznej do wykresu p(T) w granicy między fazowej

Wartość dp/dT odczytana z wykresu dla p = 996 hPa wynosi 0,00009 Pa/K

Z równania Clausiusa - Clapeyrona --> [Author:S]

ΔV = V_g - V_c

V_g=(nRT)/p = 0,2301m³ - objętość azotu w stanie gazowym

V_c=m/q=1/808= 0,0012 m³ - objętość azotu w stanie ciekłym

otrzymujemy wartość ciepła parowania równe Q_par = 160,25 J/g

Wartość tablicowa wynosi 199 [J/g], więc wynik przez nas uzyskany jest o 19,5 % mniejszy od wartości tablicowej.

Wnioski:

Uzyskane w doświadczeniu ciepło parowania azotu równe 160,25 J/g jest wynikiem o 19,5 % mniejszym od wartości tablicowych (199 J/g). Może to być spowodowane błędami odczytu współczynnika nachylenia stycznej do wykresu p(T) spowodowane niemożliwością dokładnego wyznaczenia tej prostej.

Wyznaczając punkt potrójny, notując temperaturą, przy jakiej rozpoczynała się krystalizacja ciekłego azotu, uzyskaliśmy temperaturę 62,8 K. Jest to wynik bardzo zbliżony do wartości tablicowej, która wynosi 63,1 K.

---