В тази лаборатория ще определим топлината на сливане на лед, като вземем парче сух лед с начална температура и го излеем в калориметъра (система, състояща се от алуминиево стъкло с определена маса и вода с конкретна начална температура и маса; в контейнер и с капак, които действат като топлоизолатори). След като ледът се стопи, измерваме температурата, която ще бъде равновесната температура, и измерваме масата на калориметъра с водата и разтопения лед с тези данни и останалите данни, взети предварително, можем да изчислим калориите, необходими за различните процеси като изчисляване на топлината на сливане на лед.
2. Въведение
В тази лаборатория ще открием скритата топлина на сливане на лед. Когато дадено вещество промени температурата си, настъпва промяна на състоянието или фазата. Фазовата промяна на веществото се извършва при определени температури и налягания. Преходът от твърдо към газ се нарича сублимация, от твърд към течен синтез и от течност към изпаряване. Ако налягането е постоянно, тези процеси протичат при постоянна температура. Количеството топлина, необходимо за произвеждане на фазова промяна, се нарича латентна топлина; Има латентни топлини на сублимация, синтез и изпаряване. Топлината, която се абсорбира без промяна на температурата, е латентна топлина.
3. Теоретична рамка
Латентна топлина
Веществото обикновено претърпява промяна в температурата си, когато топлинната енергия се предава между веществото и заобикалящата го среда. има обаче ситуации, при които преносът на топлинна енергия не води до промяна в температурата. Такъв е случаят, когато физическите характеристики на веществото се променят от една форма в друга, което е известно като фазова промяна. Някои често срещани фазови промени са твърдо към течност (топене), течност до газ (кипене) и промяна в кристалната структура на твърдото вещество. Всички фазови промени включват промяна във вътрешната енергия.
Топлинната енергия, необходима за промяна на фазата на дадена маса, м, на чисто вещество е
Графика на температурата спрямо добавената енергия, когато 1 g лед първоначално при 30 ° C се превръща в пара
Където L получава името на латентна топлина ("скрита" топлина) на веществото4 и зависи от естеството на фазовото изменение, както и от свойствата на веществото. Латентна топлина на синтез, Lf, е терминът, използван, когато промяната на фазата е от твърдо към течно ("сливане" означава да се стопи, стопи) и латентна топлина на изпаряване, Lv, се използва, когато промяната на фазата е от течност към газ
4. Цели
- Признайте топлината като форма на енергия.
- Разширете концепцията за запазване на енергията до процеси, които включват пренос на топлина.
- Определете топлината на сливане на лед.
4. Материали и оборудване
- Цилиндрични твърди тела от различни материали (мед, желязо, алуминий)
- Вода (също може да се използва солена вода, алкохол, глицерин и др.)
- Контейнер с преливна тръба.
- Бехерова чаша.
- Лабораторна везна.
- Дебеломер.
5. Процедура
- Калориметърът се претегля на везната
- Калориметърът се претегля с известно количество вода
- Теглото на водата се получава чрез предишния проход
- Измерва се първоначалната температура на калориметъра и водата, т.е. същата температура на околната среда
- Измерва се началната температура, при която се намира ледът
- Поставете пробата от лед в калориметъра
- Термометърът е поставен вътре в системата (калориметър вода-лед)
- Температурата вътре в калориметъра се измерва, когато ледът се стопи
- Всички горепосочени стъпки се извършват с друга ледена проба