Wyznaczanie ciepła parowania i ciepła topnienia
PrzyrzÄ…dy:
1. Kalorymetr.
2. Naczynie aluminiowe.
3. Dwie grzałki o różnej mocy.
4. Woltomierz.
5. Amperomierz.
6. Waga laboratoryjna.
7. Termometr.
Przebieg czynności:
I. Wyznaczanie ciepła parowania
1. Ustawić zakres pomiarowy woltomierza na 750 V ~ oraz amperomierza na 20 A ~ .
2. Napełnić wodą aluminiowe naczynie do zaznaczonego poziomu. Wyznaczyć łączną
masÄ™ naczynia i wody mn+w1 .
3. Zawiesić grzałkę o większej mocy na stojaku i zanurzyć ją w naczyniu tak, aby jej
ebonitowy uchwyt nie dotykała ścianek naczynia. Podłączyć grzałkę do prądu.
Doprowadzić wodę do wrzenia.
4. Gdy woda zacznie wrzeć włączyć stoper i przez t = 10 minut kontynuować proces
wrzenia. W tym czasie odczytać wskazania woltomierza U1 i amperomierza I1 .
5. Wyłączyć zasilanie grzałki i wyjąć ją z naczynia. Wyznaczyć ponownie masę
2
naczynia z wodą mn+w1 . Obliczyć masę mp1 pary wodnej powstałej w procesie
wrzenia
2
mp1 = mn+w1 - mn+w1.
6. Wykonać czynności opisane w punktach 2 5 podłączając drugą grzałkę, o mniejszej
mocy.
7. Obliczyć ciepło parowania wody
(U1I1 -U2I2 )t
R = .
mp1 - mp2
Otrzymaną wartości ciepła parowania R z wartością tablicową Rtabl .
8. Dla obu grzałek obliczyć:
 ciepło pobrane przez wodę o masie mp na przejście w stan gazowy
Qw = mp R ,
 ciepło pobrane przez otoczenie w wyniku strat cieplnych na ściankach naczynia
1
Qo = [(U1I1 + U I2 )t - (mp1 + mp2)R],
2
2
 ciepło oddane przez grzałkę
Qg = UIt ,
 wydajność grzałki w procesie wrzenia
Qw
· = .
Qg
II. Wyznaczanie ciepła topnienia
1. Wyznaczyć masę mk wewnętrznej części kalorymetru, wraz z pokrywką i
mieszadełkiem.
2. Nalać zimnej wody do wysokoÅ›ci ź kalorymetru. NastÄ™pnie dolać do ½ wysokoÅ›ci
kalorymetru wody gorącej (z poprzedniej części ćwiczenia). Włożyć do kalorymetru
mieszadełko i przykryć go pokrywką. Wyznaczyć masę mk +w kalorymetru z wodą.
Umieścić kalorymetr w osłonie zewnętrznej i zmierzyć temperaturę początkową wody
i kalorymetru T4 .
3. Odczytać temperaturę w zamrażalniku lodówki T1 . Wyjąć z zamrażalnika ilość lodu
wskazaną przez prowadzącego zajęcia i wrzucić go do kalorymetru. Włożyć do
kalorymetru mieszadełko i zamknąć go pokrywką. Przykryć kalorymetr płytką
ebonitowÄ….
4. Mieszając wodę doprowadzić do stopienia lodu.
5. Wyznaczyć temperaturę końcową T3 oraz masę kalorymetru z wodą i lodem mk +w+l .
6. Na podstawie wcześniejszych pomiarów obliczyć masę wody mw oraz masę
wrzuconego lodu ml .
7. Wyznaczyć ciepło topnienia lodu
(mwcw + mk ck )(T4 - T3 )
L = - cl (T2 - T1)- cw(T3 - T2 )
ml
i porównać otrzymaną wartość ciepła topnienia z wartością tablicową.
8. Obliczyć ciepła występujące w równaniu bilansu cieplnego:
Q1 = mlcl (T2 -T1) - ciepło pobrane przez lód w trakcie jego ogrzewania,
Q2 = ml L - ciepło pobrane przez lód w trakcie jego topnienia,
Q3 = mlcw(T3 -T2 ) - ciepło pobrane przez wodę powstałą z lodu w trakcie jej
ogrzewania,
Q4 = mwcw(T4 -T3) - ciepło oddane przez wodę,
Q5 = mkck (T4 -T3) - ciepło oddane przez kalorymetr.
i na ich podstawie wykonać wykres bilansu cieplnego dla ciepła topnienia.
Tabele pomiarowe:
I. Wyznaczanie ciepła parowania
Większa grzałka:
2 mp1 Qg1
mn+w1 mn+w1 t U1 I1 Qw1 Qo1
·1
[kg] [kg] [kg] [s] [V] [A] [J] [J] [J]
Mniejsza grzałka:
2 mp2 Qg 2
mn+w2 mn+w2 t U I2 Qw2 Qo2
·2
2
[kg] [kg] [kg] [s] [V] [A] [J] [J] [J]
R = ... J/kg = ... cal/g Rtabl = ... J/kg = ... cal/g
II. Wyznaczanie ciepła topnienia
mk mk +w mk +w+l mw ml T4 T1 T3 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
[kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [ºC] [ºC] [ºC] [J] [J] [J] [J] [J]
L = ... J/kg = ... cal/g Ltabl = ... J/kg = ... cal/g