(22)

Ćwiczenie nr 10

Prosty sposób wyznaczania ciepła parowania

]. Wiadomości ogólne

Ogrzanie względnie oziębienie nic jest jedynym procesem towarzyszącym energii wewnętrznej danego ciała. Przykładem mogą być przemiany energii wcwngizrfj zachodzące bez zmian temperatury ciała. Takimi przemianami są topnienie i krzepniecie^ parowanie i skraplanie. W przypadku parowania niektóre cząsteczki wewnątrz cieczy na tyle dużą prędkość, a ćo za tym idzie energię kinetyczną, żć mogą pokonać.-#5 przyciągania i opuścić powierzchnie cieczy. Opuszczające powierzchnie cieczy cząsieęćłj unoszą energię. Chcąc utrzymać proces parowania na stałym poziomie, musimy dostarczać ciepła. Parowanie związane jest zatem z pochłanianiem energii. Wzrost temperatury cięczjfj powiększa szybki wzrost tempa parowania. W pewnej temperaturze, zwanej temperatury wrzenia, rozpoczyna się wrzenie, czyli parowanie w całej objętości cieczy. Ciecz paruje do wnętrza nawet najmniejszych pęcherzyków gazu, jakie znajdują się w cieczy. Od tej eh*® całe dostarczane z zewnątrz eiepło jest unoszone przez cząstki opuszczające cieci i temperatura cieczy pozostaje stała. Jeżeli przez 2 oznaczymy ciepło potrzebne i wyparowania w stałej temperaturze cieczy o masie m, to

Q~ m lub

' ^:M = c_pm_t

gdzie ^cp~ stały dla danej cieczy współczynnik noszący nazwę ciepła parowania.

Z wzoru tego wynika, że

Q

Bas

Ciepło parowaniai^cp) jest równe ilości ciepła potrzebnego do wyparowania 1 kg cieczy w stałej temperaturze i pod stały m ciśnieniem.

Woda charakteryzuje się najwyższym ciepłem parowania (skraplania). Wynosi ono; 2260000 J/kg.

2. Wyznaczanie ciepła parowania wody

Do termosu wlewamy wodę do takiej wysokości, aby móc w niej zanurzyć grzałkfi

0    mocy około 500W. Termos z wodą ważymy (mi), a następnie wkładamy do wódy grzałkę^ włączoną poprzez układ umożliwiający pomiar natężenia prądu J oraz spadek napięcia W

1    włączamy prąd. Otwór termosu zamykamy, aby w trakcie podgrzewania wody doj temperatury wrzenia jak najmniejsza ilość wody opuściła układ. W momencie kiedy rozpoczyna się wrzenie zdejmujemy osłonę otworu, zaczynamy mierzyć czas oraz odczytywać wskazania przyrządów - amperomierza (/) i woltomierza (U).

do sieci

W trakcie wrzenia cząsteczki wody wyparowują na zewnątrz, a tym samym maleje masa wody wewnątrz termosu. Po pewnym czasie t (około 20 minut) dopływ prądu przerywamy i równocześnie wyłączamy stoper. Po wyjęciu grzałki ważymy termos i zawartą w nim wodę (102).

Zakładając, że moc prądu w trakcie eksperymentu nie uległa zmianie, cała dostarczona przez prąd energia zamieniła się w ciepło

które zostało użyte do wyparowania wody. Ponieważ cały czas temperatura była stała i była równa temperaturze wrzenia wody. zatem:

G=c,Am,

A/n = m, -m₂. W

termo*

r

fln

gdzie A/w jest masą wyparowanej wody Tym samym

Pomiar powtarzamy pięciokrotnie.

« Nr	■ U	pi	■ Ig Am	i I
1			tell™
2	1 i
3
4
^5

Wartość rzeczywistą obliczamy jako średnią arytmetyczną pięciu w yników.