A párolgás hője №1

A laboratóriumi munka száma 4.

1. Rövid elmélet

Párolgás az anyag átmenete a folyadéktól a gázállapotig. A párolgás során a molekulák elhagyják a folyadék felszínét, és alkotnak pár felett. Csak a leggyorsabb molekulák juthatnak el a folyadéktól a környező térig, mivel csak képesek leküzdeni a folyadék felszíni rétegében ható vonzerő erőket. A gyors molekulák elhagyása következtében a folyadék lehűl. Hőmérsékletének megőrzése érdekében folyamatos hőmennyiségre van szükség.

A hőmennyiséget, amelyet egy anyagnak jelentenie kell annak érdekében, hogy a folyadékot gázhalmazállapotúvá alakítsa állandó hőmérsékleten és állandó nyomáson, az elpárologtatás hője (vagy a párolgási hő).

A folyadékok párolgásának hője közvetlenül mérhető kaloriméter segítségével. Ez a módszer azonban nem teszi lehetővé, hogy pontos eredményeket érjen el az ellenőrizetlen hőveszteségek miatt, ami nehéz kicsi. Ebben a tanulmányban a párolgás hőjének meghatározásához a Clapeyron-Clausius-egyenlet alapján indirekt módszert alkalmazunk:

Itt P a folyadék telített gőznyomása T hőmérsékleten, T a folyadék és gőz abszolút hőmérséklete,

A folyadék bepárlásának speciális hője,

- specifikus folyadékmennyiség,

- specifikus gőzmennyiség.

Ha a párolgás specifikus hője ismert

és specifikus köteteket

és

a (1) egyenlet integrálható és a telített gőznyomás függ a hőmérséklettől. A leginkább nyers közelítésben feltételezhetjük, hogy a mennyiség

nem függ a hőmérséklettől, és a folyadék fajlagos térfogata elhanyagolható a gőz sajátos térfogatával összehasonlítva. Emellett feltételezhetjük, hogy az ideális gázállapot (a Mendeleev-Clapeyron-egyenlet) egyenlete alkalmazható a gőzön, ahonnan a gőz sajátos térfogatát fejezzük ki:

Az elfogadott közelítésnél az egyenlet (1) differenciál egyenletvé válik:

integrálva, melyet kapunk:

ahol

Telített gőznyomás kezdeti hőmérsékleten

A (2) összefüggés lehetővé teszi a párolgás specifikus hőjének meghatározását, tudván, hogy a telített gőznyomás függ a hőmérséklettől. A tényleges laboratóriumi munkák a víz párolgásának specifikus hőjének meghatározására szolgálnak.

2. Kísérleti telepítés. KÍSÉRLETI MÓDSZER

A kísérletet az ábrán vázlatosan bemutatott berendezésen végezzük. A telepítés vízzel, fűtőelemekkel, hűtőrendszerrel (az ábrán nem feltüntetett), két mérőlombikba és mérőműszerekkel van ellátva.

Agresszív elemeket használnak a rendszer hőmérsékletének növelésére. A rendszer egyenletes melegítéséhez a víz folyamatosan összekeveredik a kompresszor által biztosított levegővel. A fűtőelemeket és a kompresszort a központon keresztül kapcsolják be és ki. A működés megkezdése előtt a K1 és K2 daruk nyitva, majd bezárva. Ez azért szükséges, hogy a lombikokban lévő nyomás a kezdeti pillanatban megegyezzen a légköri nyomással. A hőmérő azt a víz hőmérsékletét méri, amelyben a lombikok száraz és nedves levegővel merülnek fel. A telepítési paraméterek olyanok, hogy a víz melegítése lassú, és a lombikokban lévő gáznak elegendő ideje melegszik a rendszerben lévő víz hőmérséklete. Az M1 és M2 nyomásmérők száraz és nedves levegővel jelzik a lombikok túlnyomását.

A mérési eredmények alapján a telített gőznyomást a következő képlet segítségével számíthatjuk ki:

ahol P1 és P2 az M1 és M2 manométerek leolvasása, T a rendszer hőmérséklete

Telített gőznyomás kezdeti hőmérsékleten

(ez az érték ismert).

Tapasztalat szerint a függőség grafikonja

A (2) egyenlet szerint a kísérleti pontoknak a származáson átmenő vonalon kell elhelyezkedniük. A grafikon meghatározza a vonal lejtését

és a víz párolgásának specifikus hőjét találjuk.

A (2) egyenletből látható, hogy

és ezért:

3. Mérések. A mérési eredmények feldolgozása

1. Olvassa el a telepítőeszközt és alkatrészeit.

2. Távolítsa el a P1 és P2 nyomásmérők leolvasásának függését a hőmérséklettől, és számítsa ki a telített P gőznyomást minden egyes hőmérsékletre a (3) képlet segítségével. Tapasztalat szerint tegyen táblázatot:

Kapcsolódó cikkek

Villamos energia és hő keletkezése a tez

előző ◈ a következő