Лабораторная работа Определение удельной теплоты парообразования

Лабораторная работа № 18

Раздел 2. Основы термодинамики

Тема 2.3. Свойства паров

Название практической работы: определение удельной теплоты парообразования

Учебная цель: определить удельную теплоту парообразования воды с помощью калориметра

Учебные задачи: на основании закона сохранения и превращения энергии вычислить удельную теплоту парообразования воды

Правила безопасности: правила проведения в кабинете во время выполнения практического занятия

Норма времени: 2 часа

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь: пользоваться приборами и оборудованием, определять взвешиванием массу калориметра, массу пара, определять температуру, составлять уравнение теплового баланса и определять удельную теплоту парообразования воды, сравнивать полученные результаты с табличным значением, вычислять абсолютную и относительную погрешности.

знать: устройство и принцип действия калориметра, расчётные формулы, закон сохранения и превращения энергии, уравнение теплового баланса, значение теплоты парообразования в природе и технике

Обеспеченность занятия

- методические указания по выполнению лабораторного занятия

- лабораторно-практическую тетрадь, карандаш. линейку, циркуль, ластик.

- калориметр, парообразователь с сухопарником, электрическая плитка или спиртовка, технические весы с разновесами, термометр, штатив с держателем, экран

Порядок проведения занятия:

Для выполнения лабораторной работы учебная группа распределяется по индивидуальным вариантам

Теоретическое обоснование 

Переход вещества из жидкого состояния в пар называется парообразованием, а обратный процесс – конденсацией. Парообразование протекает с поглощением теплоты, при конденсации теплота выделяется.

Количество теплоты, необходимое для превращения в пар жидкости при неизменной температуре, называется удельной теплотой парообразования r:

r =

Удельную теплоту парообразования воды можно определить с помощью калориметра. Для этого в калориметр с водой (масса их заранее определяется) пропускать некоторое время пар, рисунок 1(см. приложение). В процессе теплообмена вода и калориметр получают энергию при этом температура воды и калориметра повышается от

+) ()

Пар и образующаяся из него вода отдают энергию

В этом процессе вода, полученная из пара, охлаждается от до

+ ()

На основании закона сохранения и превращении энергии =

Можно вычислить удельную теплоту парообразования воды.

Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторному занятию:

1. Изменится ли результат опыта при отсутствии сухопарника?

2. Как зависит удельная теплота парообразования от температуры? Почему?

3. При одном и том же давлении температура кипения разных жидкостей различны. Почему?

4. Одинаково ли опасен ожог стоградусным паром и кипящей водой той же температуры? Почему?

5. Почему вода в пробирке, опущенной в сосуд с кипящей водой, не кипит?

6. Почему в сковородке для приготовления пищи требуется меньше времени, чем в обычной кастрюле?

7. Где в технике используют энергию. Выделяемую при конденсации водяного пара?

8. Как называются установки для комбинированной выработки тепла и электроэнергии. По какому циклу они работают?

9. Как называется наука, которая изучает методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принципы действия и конструктивные особенности тепловых машин, аппаратов и устройств?

10. Каким путём в настоящее время осуществляется промышленное производство тепловой и электрической энергии?

Содержание и последовательность выполнения работы:

Задачи лабораторной работы:

Задание

1. Определить взвешиванием массу внутреннего сосуда калориметра

2. Налить во внутренний сосуд калориметра 100 – 150 см³ воды и определить её массу

3. Поместить внутренний сосуд калориметра во внешний

4. Когда пар сильной струёй будет выходить из трубки сухопарника, измерить начальную температуру воды t₁ в калориметре. Осторожно погрузить конец паропровода в воду, пропускать пар, пока температура воды не повысится на 10С.

5. Вынуть трубку паропровода из воды, термометром перемешать воду и определить конечную установившуюся температуру

6. Определить массу пара путём повторного взвешивания калориметра с водой.

7. Используя данные опыта, составить уравнение теплового баланса и определить удельную теплоту парообразования волы.

8. Сравнить полученный результат с табличным значением удельной теплоты парообразования воды. Вычислит абсолютную и относительную погрешности измерения.

9. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу №1(см. приложение)

10. Сделать рисунки, схему к опыту

11. Вывод

По окончанию работы студент должен представить: - выполненную в лабораторной тетради работу в соответствии с вышеуказанными требованиями.
Список литературы: 

1. В. Ф. Дмитриева Физика для профессий и специальностей

технического профиля М.: ИД Академия – 2018

1. Т. В. Ильина Методические указания к лабораторно - практическим работам, ФОС 2018, «ПК Энергия» Электроугли

Приложение

Основное оборудование к лабораторной работе

Схема опыта, таблица результатов измерений

Таблица №1

Рисунок 1