Ćwiczenie nr

Jeżeli ciecz znajduje się w zamkniętym naczyniu, to po pewnym czasie ustala się stan równowagi termodynamicznej. Powstaje para nasycona , czyli taka której ilość cząsteczek przechodzących do cieczy równa jest ilości cząsteczek przechodzących w parę. Inaczej mówiąc para ta znajduje się w równowadze z cieczą , z której powstała . Posiada ona najwyższą , możliwą dla danej temperatury gęstość i prężność. Jej ciśnienie zależy tylko od temperatury, nie zależy natomiast od objętości naczynia . W pewnej temperaturze W pewnej temperaturze i ciśnieniu charakterystycznym dla danej cieczy , parowanie staje się intensywniejsze i zachodzi w całej objętości cieczy. Proces ten nazywa się wrzeniem a temperaturę w której zachodzi temperaturą wrzenia. Wrzenie następuje wówczas , kiedy ciśnienie pary nasyconej p_n wewnątrz pęcherzyka o promieniu r zrówna się z sumą ciśnień : zewnętrznego p_a, hydrostatycznego dgh i ciśnienia wynikającego z napięcia powierzchniowego cieczy na granicy pęcherzyka 2δ/r. Warunek ten można napisać następująco:

Ponieważ dwa ostatnie człony zależności odgrywają małą rolę , przyjmuje się więc przybliżoną postać warunku wrzenia ( ciśnienie wewnątrz pęcherzyka musi się równać ciśnieniu zewnętrznemu)

Z tego wynika , że ciśnienie pary nasyconej zrównać z ciśnieniem zewnętrznym. Zmiana ciśnienia zewnętrznego powoduje zmianę ciśnienia pary nasyconej w pęcherzyku , a to z koleina zmianę temperatury wrzenia.

Korzystamy z zestawu, w skład którego wchodzą: chłodnica, kociołek, termometr, manometr oraz pompka wodna. Kociołek podgrzewany jest elektrycznie, ciśnienie panujące w atmosferze w chwili przeprowadzania doświadczenia wynosiło &62 mmHg. Pompką wodną wytworzono w aparaturze ciśnienie 200 mmHg mniejsze od atmosferycznego. Kiedy woda w kociołku wrzała odczytano ustaloną temperaturę. Pomiary temperatury odczytywano przy zmniejszaniu ciśnienia o 20 mmHg. Po zrównaniu się ciśnień w aparaturze z atmosferycznym zamknięto kran między pompką a kociołkiem, a następnie pomiary temperatury odczytywano przy zwiększaniu się ciśnień o 20 mmHg, aż do 200 mmHg wyższego od atmosferycznego.

Błąd jak występuje w wynikach zależy od dokładności aparatury pomiarowej. Przyjęto, że odczyt manometru był z dokładnością do 4 mmHg, odczyt temperatury z dokładnością do 0,5⁰C.

Moim zdaniem do takiego rodzaju doświadczeń powinniśmy używać termometru o większej dokładności gdyż temperatura wpływa w największym stopniu na błąd pomiaru. Błędy dla niektórych punktów ( w szczególności tyczy się do pięciu ostatnich pomiarów) są błędami grubymi związane są z nie szczelnością aparatury i niedokładnością w odczytywaniu wskazań manometru.

Psychrometr składa się zasadniczo z dwóch identycznych termometrów rtęciowych, z których jeden musi mieć zmoczoną końcówkę . Woda parując, wciągana przez wiatraczek pobiera z układu ciepło, wskutek czego obniża się temperatura termometru wilgotnego. Różnica wskazań obu termometrów zależy od prędkości parowania, ta zaś od wilgotności względnej otaczającego powietrza od jego temperatury.Wilgotność względną odczytujemy z tablic psychrometrycznych. Naszym zadaniem było odczytywanie temperatur z obu termometrów oraz ich zapisywanie, co przedstawiam poniżej w tabelce.

p[ mmHg]	p[mmHg]	T[⁰C]
-200	562	90⁰C
-180	582	89⁰C
-160	602	91⁰C
-140	622	91⁰C
-120	642	92⁰C
-100	662	92,5⁰C
-80	682	93⁰C
-60	702	93,5⁰C
-40	722	94⁰C
-20	742	95⁰C
0	762	97⁰C
20	782	96⁰C
40	802	97⁰C
60	822	99⁰C
80	842	99,5⁰C
100	862	100⁰C
120	882	94⁰C
140	902	95⁰C
160	922	97⁰C
180	942	98⁰C
200	962	99⁰C

Stan termometru suchego	Stan termometru mokrego	Ts -Tm	S[%]
22⁰C	17,8⁰C	4,2⁰C	67%
22⁰C	17,6⁰C	4,4⁰C	65%
22⁰C	17,8⁰C	4,2⁰C	67%
22⁰C	17,8⁰C	4,2⁰C	67%
22⁰C	18⁰C	4,0⁰C	68%