Результаты измерений и опытных данных

t OC
ν1, Гц
ν2, Гц
a, м/с
k, -

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Определение удельной теплоемкости и

теплоты парообразования воды

Цель работы – численное определение удельной теплоёмкости и теплоты парообразования воды.

Удельная теплоёмкость – количество теплоты, необходимое для нагрева единицы массы вещества на один градус.

Теплота парообразования – количество теплоты, необходимое для испарения единицы массы жидкости.

Опытный стенд

Внешний вид опытного стенда показан на рисунке 1. Стенд для состоит из модуля печи-термостата и измерительной системы ИСТ-4

Модуль печь-термостат состоит из плиты 3, уста­новленной на основании прибора 6 на ножках 5, и окруженной теплоизолирующим кожухом 1. В плиту встроены два тепловыделяющих эле­мента (ТВЗЛ) 4 и датчик температуры 2. Снизу плита может охлаж­даться вентилятором 7.

Рис.1. Внешний вид опытного стенда

Сопротивление ТВЭЛ печи равно 10 Ом, максимальное напряжение питания – 20 В, максимальная мощность – 40 Вт,

Изучаемый (нагреваемый) объект 8 устанавливается на плите и прижимается к ней стержнем 9 с помощью двух пружин 10, Пружины прицеплены к двум штырям 11 и при необходимости могут быть сняты. На объект надевается теплоизолирующий кожух (на рис. 1 не показан).

Измерительная система ИСТ-4 занимает одну секцию нижнего этажа каркаса стенда (поз.3 на рис.1)

Назначение ИСТ-4:

1. Электропитание устройств для термодинамических измерений (нагреватели, электроника, вспомогательные элементы).

2. Управление температурой изучаемых объектов, в частности - термостатирование.

3. Измерение параметров при термодинамических измерениях.

Подготовка и проведение опытов

Через разъем 12 модуль подключается к ИСТ-4. Тумблером "ВЕНТ" включить вентилятор.

Налить в тигель 20-30 мл воды. Установить тигель на плите термостата и, измеряя зависимость температуры от времени, прове­сти нагрев до закипания воды постоянной мощностью около 35 Вт. Кипятить воду в течение t_КИП= 20 минут. Определить с помощью мензурки объем оставшейся и выкипевшей воды, затем - массу ∆m вы­кипевшей воды, принимая плотность воды равной 1,0 г/см³.

Исполь­зуя диаграмму на рис.2 определить мощность потерь W^*, а затем теп­лоемкость С печи с тиглем и водой по формуле:

С = (UI – W^*) ∆ t/∆T

где ∆ t – время нагрева воды на разницу температур ∆T.

Вычитая из теплоёмкости С теплоемкость С_о печи с тиглем, найденную с помощью номограммы (рис.3) - определить теплоемкость воды С₁ и удельную теплоемкость с = С₁/m. Табличное значение с = 4,2 Дж/(г^.К).

Рис.2. Зависимость потерь мощности печи-термостата в окружающую среду от температуры печи при мощности нагревателя W= 32-38 Вт

Рис.3. Зависимость теплоёмкости печи с тиглем от

температуры печи при мощности нагревателя W= 32-38 Вт

Определить удельную теплоту испарения воды при кипении:

r = (UI - W^*)t_KИП/∆m,

где t_KИП - время кипения;

W^*- мощность потерь при 100 °С. кДж/г.

r_ТАБЛ =2,26 кДж/г.