105341

ĆWICZENIE 24

WYZNACZANIE CIEPŁA TOPNIENIA LODU

Ciepło właściwe to wielkość określająca ilość energii jaką należy do starczyć do danego ciała (o określonej masie), aby temperatura tego ciała wzrosła o jednostką temperatury W układzie SI ciepło właściwe to wielkość określająca ilość energii jaką rależy do starczyć do pewnego ciała o masie jednego kilograma, abyjego temperatura wzrosła o jeden kelwin.

Natomiast ciepłem topnienia nazywamy ilość ciepła potrzebna do zmiany 1 kg ciała stałego danej substancji o temperaturze topnienia na ciecz o tej samej temperaturze.

Wynika z tego, ze Q=ctm (gdzie Q-ciepło potrzebne do stopienia danego ciała stałego o masie m, ct-ciepło topnienia tego ciała).

Na energią wawnątrznąciała stełego składa sią:

■    energia kinetyczna cząste k (związana z drganiami cieplnymi)

■    energia potencjalna wzajemrego oddziaływania cząstek.

Podczas podgrzewania ciała stałego można zauważyć zmianą jego objątości. Wynika to z tego, ze podgrzewając dostarczamy energii, którą przejmują cząsteczki ciała znajdujące sią w sieci krystalicznej (drgają z coraz wiąkszą amplituda - potrzebują wiącej miejsca) w efekcie tego objątość ciała wzrasta.

Podczas dalszego ogrzewania ciała dochodzi sią do pewnej charakterystycznej temperatury (zwanej temperatura topnienia) w której zachodzi zjawisko topnienia - czyli proces przejścia za stanu stałego ciała w stan ciekły. Ciekawe jest, m towarzyszy temu stała temperatura. Jest to spowodowane tym, iż podczas tego zjawiska energia dostarczana przechodzi tylko w energie potencjalna oddziaływań cząstek rniądzy sobą i w wyniku tego zniszczone zostają wńązania miedzycząsteczkowre (ciało przechodzi w ciecz przy stałej temperaturze).

Okazuje sią, ze temperatura topnienia zależy od ciśnienia w jakim ta przemiana nastąpuje. Zależność tą oddaje rówmanie Clausiusa-Clapeyrona:

Ąp _ q _ q

at r[v₂ Vj] IAV gdzie: T-temperatura przemiany przy ciśnieniu p Ap-przyrost ciśnienia wzglądem p

AT-Przyro5t temperatury przemiany spowrodowrany przyrostem ciśnienia o Ap q-ciepło przemiany (np. ciepło topnienia)

Vi, V2- obj eto sci c lała prze d i po prze mianie

Ciepło topnienia lodu wyznaczamy z bilansu cieplnego dla procesu stopienia pewmej ilości lodu w kalorymetrze:

AQj -f AQ₂ = AQ₃ -f AQ₄ 4- AQ_S - równanie bilansycieplnego gdzie: AQl-cieplo potrzebne do stopienia lodu

AQ2-cieplo potrzebne do ogrzania powstałej z lodu wrody AQ3-cieplo do siarczone przez wrodą w naczyniu kaloryrae trycznym AQ4-cieplo dostarczone przez kalorymetr z mieszadłem