Ćwiczenie 424. Numer pomiaru I II III. [kg] k [J/(kg K)] 900. w [J/(kg K)] [kg] [kg] [ C] [kg] [kg] tab [J/kg] 3, [J/kg] ltab.

Transkrypt

1 Kaedra Fizyi SGGW Naziso Daa Nr na iśie Iię Wydział Dzień yg Godzina Wyznazanie iepła opnienia odu Ćizenie 44 Nuer poiaru I II III Masa aoryeru z ieszadłe [g] Ciepło łaśie aoryeru Ciepło łaśie ody [J/(gK)] 9 [J/(gK)] 419 Masa aoryeru z odą 1 [g] Masa ody aoryerze [g] ep poząoa ody i aoryeru [C] eperaura ońoa uładu [C] Masa aoryeru z odą i ode [g] Masa sopionego odu [g] Ciepło opnienia odu [J/g] Średnie iepło opnienia odu [J/g] Warość ab iepła opnienia odu Błąd bezzgędny zg arośi ab ab [J/g] 3,31 5 ab [J/g] Błąd zgędny zg arośi ab ab ab [%] Ziana enropii uładu S [J/K]

2 Kaedra Fizyi SGGW Ex4 Ćizenie 44 Wyznazanie iepła opnienia odu Wproadzenie opnienie jes przeianą fazoą poegająą na przejśiu iała sałego iez opnienie jes, zae, ziązane ze zianą sanu supienia subsanji Proese odrony do opnienia jes rzepnięie opnienie iał rysaiznyh zahodzi zasze oreśonej eperaurze, zanej eperaurą opnienia, i rónej eperaurze rzepnięia eperaura opnienia zaeży od iśnienia Da ięszośi iał, óre po sopieniu się ają ięszą objęość niż sanie sały, ze zrose iśnienia zrasa eperaura opnienia W przypadu iał, óre zniejszają soją objęość podzas opnienia (np ód) zros iśnienia obniża eperaurę opnienia Jedna, aby obniżyć eperaurę opnienia odu od C przy norany iśnieniu aosferyzny do 1C porzebne jes iśnienie ooło 135 razy ięsze od aosferyznego Ciało sałe o budoie rysaiznej a poszzegóne aoy uporządoane a, że orzą one oreśoną sieć przesrzenną Ogrzeanie ryszału pooduje zros prędośi drgań aoó uięzionyh ęzłah siei, o oznaza zros eperaury iała Zae dosarzaniu iepła oarzyszy zros eperaury ogrzeanego iała Na rys 1, na osi x zaznazono iość dosarzonego iepła, a na osi y eperaurę Odinoi AB yresu odpoiada zros eperaury, zaeżny od iośi dosarzonego iepła D Przehodzą pun B, nada dodajey iepła, ryszał je pohłania, a eperaura nie rośnie (odine BC) Dzieje się C B a daego, że punie B ryszał osiągnął eperaurę opnienia i od ego oenu dosarzana energia A przyzynia się do rozryania iązań poiędzy aoai siei rysaiznej I ięej iepła y ięej zeranyh iązań Aoy uonione z siei nie zięszają sojej energii ineyznej, ię eperaura pozosaje bez zian uśredniona energia ineyzna poszzegónyh ząseze pozosaje sała a będzie się działo dopói nie zosaną zerane ęzły siei Na prao od punu C szysie ząsezi iała orzą już iez; óiy, że ryszał uegł sopieniu W sanie ieły aoy poiązane są yo ze syi najbiższyi sąsiadai i o na ye słabo, że ogą one łao zieniać soje oozenie Dasze dodaanie iepła zięszy prędość ruhu yh praie sobodnyh ząseze, zyi zrośnie ih energia ineyzna i, o za y idzie, eperaura orzyanej iezy (odine CD) Z poyższej anaizy ynia, że proes opnienia ziązany jes z pobieranie iepła Cee niniejszego ćizenia jes poiar iepła opnienia odu Ciepło opnienia jes o iość iepła, jaą naeży dosarzyć jednose asy iała sałego, znajdująego się eperaurze opnienia, aby zieniło się ono iez o ej saej eperaurze Jeśi eu sopienia iograó iała dosarzono iepła iośi Q, o iepło opnienia ożna yrazić zore Q (1) W uładzie SI iość iepła ierzyy dżuah [J], ię jednosą iepła opnienia jes 1 J/g Wyznazanie iepła opnienia za pooą aoryeru Rys 1 Ziana eperaury iała rysaiznego podzas ogrzeania Kaoryer (rys ) sonsruoany jes a, aby iała znajdująe się ni były odizooane eriznie od oozenia Słada się on z nazynia enęrznego N (raze z iezie), nazyanego zęso aoryere łaśiy oraz nazynia zenęrznego A i poryy P, óre pełnią roę osłony adiabayznej, hroniąej aoryer łaśiy przed yianą iepła z oozenie Do poiaru eperaury e nęrzu aoryeru służy eroer D, a ieszadeło M uożiia przyspieszenie yrónyania eperaury iał proadzonyh do aoryeru Q

3 Kaedra Fizyi SGGW - - Ex4 Nazynia są izooane od siebie za pooą podsae nie przeodząyh iepła Nazynia aoryeryzne poinny ieć ałą pojeność iepną (pojeność iepna jes o iozyn asy iała i jego iepła łaśiego) i zęso yonane są z auiniu W eu yznazenia iepła opnienia odu proadziy oreśoną iość odu, o eperaurze opnienia, do aoryeru z odą o eperaurze poząoej, nieo yższej od eperaury oozenia Wsue różniy eperaury iędzy ode i odą znajdująą się aoryerze, ód pobiera iepło od ody i aoryeru, o pooduje jego opnienie Woda posała z odu, ająa hii poząoej eperaurę opnienia, rónież pobiera iepło od aoryeru i zaarej ni ody Proesy przepłyu iepła ońzą się hii yrónania eperaury usaa się ózas pena eperaura ońoa Aby orzyać rónanie, óre posłuży do yznazenia iepła opnienia, usiy ułożyć bians iepny, zyi przyrónać iepła oddane z pobranyi przez iała uładzie odizooany eriznie od oozenia Przyponijy uaj zór na iość iepła Q pobranego ub oddanego przez iało przy zianie jego eperaury o : Q, () gdzie jes iepłe łaśiy danego iała (jes o iość iepła porzebna do ogrzania 1g iała o jednosę eperaury) Podzas uładania biansu, szysie iepła będziey zapisyać a, aby iały arośi dodanie Oznaza o, że przy obizaniu różniy eperaury naeży od eperaury yższej odejoać eperaurę niższą Ponieaż poiędzy eperaurą ( einah) i ( sopniah Cesjusza) zahodzi ziąze 73,15, arość izboa przyrosu eperaury jes aa saa jednej i drugiej sai, Można, zae, przy poiarah różniy eperaury posługiać się eroere ysaoany sopniah Cesjusza Po rzueniu odu do aoryeru pobierane jes iepło Q 1 na sopienie asy odu oraz Q na podgrzanie ody z odu od eperaury opnienia do eperaury ońoej Załaday, że iepło dosarzone y eu pohodzi: iośi Q 3 od ody o asie anej do aoryeru i iośi Q 4 od enęrznego nazynia aoryeru (raz z iezie i ieszadełie) o asie Ciała e uegają przy y shłodzeniu od eperaury poząoej do eperaury ońoej Ciepło pobrane, Qp Q1 Q, przyrónujey do oddanego, Qod Q3 Q4, zyi: Q1 Q Q3 Q4 (3) Wyorzysują zory (1) i (), poszzegóne iepła ożey yrazić nasępująo: Q, Q, Q, Q, gdzie i są o iepła łaśie ody i aoryeru Po podsaieniu poyższyh zoró do rónania (3) i przeszałeniah, orzyujey zór na poszuiane iepło opnienia odu: (4) Rys A P D M

4 Kaedra Fizyi SGGW Ex4 Ziana enropii uładu ód oda aoryer W ćizeniu niniejszy badane są zjaisa przenoszenia iepła, zyi zagadnienia erodynaizne Przepły iepła, raz z oarzysząyi u zianai energii enęrznej iał biorąyh udział yianie iepła, nazyay proese erodynaizny a się słada, że proesy e przebiegają ierunu bardziej pradopodobny Da przyładu, naszy ćizeniu ód zanurzony iepłej odzie opi się, dążą do yrónania sojej eperaury z odą nie zierza zaś do obniżenia łasnej eperaury, oddają iepło odzie W ryszałah odu ząsezi HO są rozieszzone uporządoanej sruurze, a yzase odzie ih ruh sał się haoyzny, ponieaż ai san uładu jes o iee bardziej pradopodobny aniżei uporządoany San haosu oże ysąpić na znaznie ięej sposobó niż san uporządoany Isnieje funja erodynaizna, zana enropią, óra ujuje iośioo pradopodobieńso przejśia uładu od jednego sanu do drugiego z proesah nieodraanyh W uładzie odosobniony, a ai jes ieszanina ody z ode zanięa aoryerze, uporządoanie aeje i enropia zrasa Sierdzenie, że uładzie odosobniony enropia nie zienia się ub rośnie, sanoi reść jednego z ieu rónopranyh sforułoań drugiej zasady erodynaii W uładzie o sałej eperaurze zianę enropii S oreśa się jao sosune iepła Q, dosarzonego do uładu, do eperaury bezzgędnej ( einah): S Q, J K W naszy dośiadzeniu rzy iała sanoią uład zanięy, j odizooany od oozenia W uładzie y zieniają one soje sany erodynaizne, ię, pełną zianę enropii uładu obizay przez zsuoanie zian enropii poszzegónyh sładnió: S 1 jes zianą enropii odu proesie opnienia, S S S1 S S3 ; (5) zianą enropii ody ze sopionego odu, S3 zianą enropii aoryeru raz z odą, aną przed rzuenie odu Zianę enropii ażdego ze sładnió orzyay suują (ałują) bardzo ałe przyrosy enropii dq, zaresie zian eperaury doyząyh danego sładnia Da odu eperaura jes sała i róna eperaurze opnienia 73,15 K, naoias iość iepła pobranego do sopienia ynosi Q Q1, a edy na S1 orzyay yrażenie: Da ody z odu eperaura uega zianie od dq d, a S róne jes: W rzei przypadu, S1 do d S n dq3 d zae S3 : d S3 n, i eeenarny przyros iepła ynosi eperaura poząoa ody anej do aoryeru i nazynia aoryeryznego Ponieaż rozparyany uład jes izooany iepnie, ałoia ziana enropii, obizona jao sua oreśona zore (5), poinna być dodania

5 Kaedra Fizyi SGGW Ex4 Wyonanie ćizenia Ważyy enęrzne nazynie aoryeru (suhe) raz z iezie i ieszadełie Napełniay aoryer (do połoy objęośi) iepłą odą (53 C) i ażyy 1 Nazynie z odą ładay do osłony aoryeryznej i ierzyy eperaurę poząoą ody Wrzuay do aoryeru bryłę odu (ieośi zbiżonej do pudeła od zapałe), doproadzoną uprzednio do eperaury opnienia i osuszoną igniną (bezpośrednio przed rzuenie) Mieszay zaarość aoryeru ieszadełie i zapisujey najniższą eperaurę ody, jaa usai się po sopieniu odu Ważyy aoryer z ałą zaarośią Obizay asę ody anej do aoryeru 1, asę odu 1 oraz iepło opnienia odu, podsaiają dane do zoru (4) Poiary iepła opnienia odu poarzay jeszze duronie i obizay średnie iepło opnienia odu Da jednego z poiaró obizay zianę enropii uładu i przeproadzay rahune błędó (yo odniesieniu do iepła opnienia odu) Poiar ażdej ieośi fizyznej jes obarzony błęde poiaru, óry naeży na bieżąo usaać, np doładność ażenia Rahune błędó Błąd bezzgędny poiaru iepła opnienia obizay eodą różnizi zupełnej, yorzysują doładność poiaró pośrednih W naszy dośiadzeniu iepło opnienia odu jes funją ziennyh, aih ja asy,, i eperaury, Po obizeniah orzyay zór: ;, gdzie oznaza doładność ażenia, doładność odzyu eperaury Uaga Przy niej sarannyh poiarah doładność poiaru oże być znaznie niejsza niż doładność sazań przyrządu Ma o iejse np gdy ód ładany do aoryeru jes poryy arsą ody abo hii rzuenia odu rohę ody uegło yhapaniu na zenąrz Eeronizny ierni eperaury yśiea arośi z doładnośią do,1 C, ae iarygodność jego sazań oże być np,5 C Naeży o szyso uzgędnić przy szaoaniu i