 | Pobierz cały dokument 113a.ochrona.srodowiska.pliki.uczelniane.doc Rozmiar 299 KB |
WfiTJ |
1.Urszula Jeleń 2.Marcin Sikora
|
Rok 2 |
Grupa |
Zespół: |
|
Pracownia Fizyczna 2 |
Temat: Kriogenika.
|
Nr ćw. 113 |
|||
Data wykonania: 13.10.1998
|
Data oddania:
|
Zwrot do poprawy: |
Data oddania: |
Data zaliczenia: |
OCENA: |
Wprowadzenie
Ciekły azot jest najpowszechniej używaną cieczą kriogeniczną. Azot został skroplony po raz pierwszy w Krakowie w 1883 r. przez profesorów Uniwersytetu Jagiellońskiego Z. Wróblewskiego i K. Olszewskiego. Obecnie znajduje szerokie zastosowanie w nauce i technice. W Polsce produkcja ciekłego azotu wynosi wiele tysięcy ton rocznie.
Diagram fazowy azotu, czyli obszar występowania faz : stałej, ciekłej i gazowej w funkcji ciśnienia i temperatury, przedstawia rys. 1. Pod ciśnieniem atmosferycznym azot wrze w temperaturze Tw =77,3 K, a krystalizuje w ciało stałe w temperaturze topnienia Tt=63,1 K. Wzrost ciśnienia powoduje wzrost temperatury aż do osiągnięcia punktu krytycznego K, przy którym zanika różnica między cieczą i gazem..
Obniżanie ciśnienia przez odpompowanie par powoduje obniżenie temperatury wrzenia aż do osiągnięcia punktu potrójnego P, w którym wszystkie stany skupienia mogą koegzystować w stanie równowagi. Pewną osobliwością stałego azotu jest występowanie dwóch faz krystalicznych, różniących się rodzajem struktury. Zarówno gazowy azot, jak ciekły i obie fazy stałe zbudowane są z cząsteczek N2. Podstawowe własności fizyczne azotu zostały zebrane w tabeli 1.
Wszystkie przemiany fazowe zachodzące na linii granic fazowych (wrzenie, topnienie, sublimacja, zmiana struktury) stanowią przykład nieciągłych przejść fazowych, zwanych też przejściami I rodzaju.
Nieciągłe przejście fazowe charakteryzuje się tym, że podstawowe funkcje termodynamiczne: energia wewnętrzna i entropia zmieniają się skokowo przy przejściu od fazy do fazy. Różnica energii wewnętrznych obydwu faz stanowi utajone ciepło przemiany (np. ciepło topnienia, parowanie itp.).
Przeciwieństwem nieciągłych przemian fazowych są przemiany ciągłe, których przykładami mogą być przejścia: ferromagnetyk - paramagnetyk, względnie: metal normalny - nadprzewodnik. W przypadku przejść ciągłych utajone ciepło przemiany nie występuje.
Zastosowanie praw termodynamiki do przejścia nieciągłego prowadzi do ważnego równania Clausiusa- Clapeyrona
gdzie: dT/dp - nachylenie stycznej do granicy między fazowej na wykresie,
 | Pobierz cały dokument 113a.ochrona.srodowiska.pliki.uczelniane.doc rozmiar 299 KB |