Uniwersytet Śląski WYDZIAŁ TECHNIKI Sosnowiec	SPRAWOZDANIE Z ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH	Kierunek WT	Semestr 8	Sprawdził
					Data wyk. Ćwiczenia
INSTYTUT PROBLEMÓW TECHNIKI		Temat: nr 32 Wyznaczanie ciepła topnienia lodu.	Nazwisko i imię Siwek		Podpis
ZAKŁAD

1. Część teoretyczna.

Do wykonania ww ćwiczenia musimy zdefiniować

pojęcia takie jak:
a) ciepło
b) ciepło właściwe
c) temperatura
d) energia wewnętrzna
e) kalorymetr

Ad.a) ciepło to proces fizyczny polegający na przekazaniu energii wewnętrznej, zwykle

związany z procesami ogrzewania lub chłodzenia.

Ad.b) ciepło właściwe - stosunek ciepła pobranego przez jednostkę masy substancji do
przyrostu temperatury.

Ad.c) temperatura - wielkość fizyczna określająca stopień ogrzania ciała.

Ad.d) energia wewnętrzna to energia przekazywana podczas procesów wymiany cieplnej,
energia indywidualnych cząsteczek.

Ad.e) kalorymetr przyrząd do pomiaru ilości ciepła wytworzonego lub pochłoniętego podczas
procesu fiz. lub chem. Stosowany do wyznaczania ciepła właściwego, ciepła topnienia.

Stan skupienia ciała i warunki zewnętrzne mają wpływ na wartość ciepła właściwego.

Zmiana warunków w otoczeniu ciała może prowadzić do tzw. przejść fazowych, czyli do zmiany stanu skupienia ciała.

Z punktu widzenia teorii kinetyczno-molekularnej, ciało stałe jest zbiorem atomów (jonów, cząsteczek), wykazujących maksymalny stopień uporządkowania geometrycznego.

Atomy są rozmieszczone w sieci krystalicznej o określonej symetrii.

Wzrost temperatury powoduje wzrost energii kinetycznej ruchu cieplnego atomów.

Można zatem przez odpowiednie nagrzanie ciała (dostarczenie pewnej ilości ciepła) doprowadzić je do takiej temperatury, w której nie będzie już można mówić ookreślonych położeniach atomów tworzących kryształ.

W temperaturze tej zachodzi zjawisko topnienia, polegające na rozerwaniu struktury krystalicznej i zniweczeniu geometrycznej symetrii uporządkowaniu atomów.

Ilość ciepła Qt potrzebna do stopnienia jednostki masy danego ciała, bez zmiany jego temperatury, nazywa się ciepłem topnienia, a temperatura, w której następuje rozerwanie sieci krystalicznej ciała stałego nosi nazwę temperatury topnienia.

Qt=Q/m.; [Qt]=J/kg

Gdzie: Qt- ilość pobranego ciepła,

m- masa substancji,

Przy ustalonym ciśnieniu zewnętrznym temperatura topnienia ma stałą wartość. Temperatura topnienia, tj. równowagi wody i lodu, obniża się, gdy zwiększa się ciśnienie wywierane na mieszaninę. Podobnie zachowują się wszystkie ciała, które topiąc się zmniejszają swoją objętość, natomiast przeciwnie te, których topnienie związane jest ze zwiększeniem objętości.

Pomiar ciepła topnienia możemy wykonać za pomocą kalorymetru.

2. Zasada pomiaru.

1. zwarzyć suche naczynie kalorymetru wraz z przykrywką i mieszadełkiem (m1)

2. nalać wodę ok. 308K do kalorymetru i ponownie zwarzyć (m2)

3. złożyć kalorymetr i po chwili zmierzyć temp. (t1)

4. osuszyć kawałek lodu i wrzucić do kalorymertu

5. mieszając mieszadełkiem zmierzyć temp. wody po stopieniu lodu (t2)

6. zwarzyć kalorymetr wraz z przykrywką i mieszadełkiem (m3) i obliczyć masę lodu (wody powstałej po roztopieniu lodu)

.

3. Pomiary i wyniki.

1 pomiar 2 pomiar

m. kalorymetru m1 - 0,09029kg m1-0,09029kg

m.wody+kalorymetr m2- 0,2687kg m2-0,2821kg

temp.wody t1- 322K t1- 325K

temp. po rozp. lodu t2-302K t2-301K

m.wody z rozp.lodem m3-0,3017kg m3-0,327kg

Obliczenia.

Masa wody mw1= m2-m1=0,17841kg mw2=m2-m1=0,19181kg

Masa lodu ml1=m3-m2=0,033kg ml2=m3-m2=0,045kg

Wzór na ciepło topnienia lodu:

m l + m. c (t - t )=m. c (t - t )+m. c (t - t )

m.l =m. c (t - t)+m. c (t - t )-m. c (t - t )

m.l=(m. c +m. c -m. c )(t - t ) / m.

l = (m. c +m. c -m. c )(t - t ) [ J ] ,gdzie c -ciepło właściwe kalorymetru (896J/kgK)

m kg c -ciepło właściwe wody (4186J/kgK)

Jednostki:

l=(kg*J +kg*J - kg*J)*K = J

kg*K kg*K kg*K kg

1.Pomiar

l=(0,09*896+0,178*4186-0,032*4186)*20 = 0,319

0,032

Błąd pomiaru

δ= (X - X )*100 =(0,319-0,334)*100 = 4,49 ,gdzie X -wart.mierzona

X 0,334 X -wart.poprawna

2.Pomiar

l=(0,09*896+0,191*4186-0,045*4186)*24 = 0,338

0,045

Błąd pomiaru

δ= (X - X )*100 =(0,338-0,334)*100 = 1,19

X 0,334

1

---