Как найти удельную теплоту плавления льда

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 ноября 2022 года; проверки требует 1 правка.

Уде́льная теплота́ плавле́ния (также: энтальпия плавления; также существует равнозначное понятие уде́льная теплота́ кристаллиза́ции) — количество теплоты, которое необходимо сообщить одной единице массы кристаллического вещества в равновесном изобарно-изотермическом процессе, чтобы перевести его из твёрдого (кристаллического) состояния в жидкое (то же количество теплоты выделяется при кристаллизации вещества).

Единица измерения — Дж/кг. Теплота плавления — частный случай теплоты термодинамического фазового перехода.

Расчёт удельной теплоты плавления[править | править код]

Удельная теплота плавления обозначается буквой (греческая буква лямбда). Формула расчёта удельной теплоты плавления:

где  — количество теплоты, полученное веществом при плавлении (или выделившееся при кристаллизации),  — масса плавящегося (кристаллизующегося) вещества. Удельная теплота плавления всегда положительна; единственное известное исключение — гелий под высоким давлением^[1][2].

Значения удельной теплоты плавления некоторых веществ[править | править код]

См. также[править | править код]

• Молярная теплота плавления
• Энтальпия
• Сублимация
• Удельная теплоёмкость
• Удельная теплота парообразования и конденсации
• Удельная теплота сгорания

Литература[править | править код]

• Енохович А. С. Краткий справочник по физике. — М.: Высшая школа, 1976. — С. 114. — 288 с.

Примечания[править | править код]

Введение

При передаче теплоты веществу при
постоянном давлении, температура
вещества, как правило, возрастает. Если,
в процессе передачи происходит фазовый
переход, температура не повышается, так
как передаваемое количество теплоты
тратится на фазовое превращение. К таким
переходам относятся фазовые переходы
первого рода. Как только фазовый
переход закончен, температура снова
возрастает, если нагревание продолжается.
Известным примером фазового перехода
первого рода является превращение воды
в лед. Энергия, потребляемая на плавление
единицы массы вещества, называетсяудельной теплотой плавления Q_S.

В лабораторной работе, величина удельной
теплоты плавления льда определяется
по изменению температуры при смешивании
льда и воды в калориметре. Лёд охлаждает
воду до температуры теплового равновесия

и тает при температуре.
Происходит скрытое поглощение теплоты
при таянье льда. Проводя измерения
температуры смеси,
начальной температуры,
массыm₂теплой воды, а также массуm₁льда, можно определить удельную теплоту
плавления льда. Так как лёд, массойm₁полностью тает, то

теплота, которая необходима для
нагревания талой воды от температуры
до температуры смесиопределяется выражением:

Теплота, которая выделяется при таянье
льда равна:

Теплота, которая выделяется при охлаждении
налитой предварительно в калориметр
воды массой m₂определяется:

Часть энергии выделяется при охлаждении
калориметра. Если предположить, что
удельная теплоемкость калориметра
равна удельной теплоемкости воды, то
затраченная теплота рассчитывается
по формуле:

где m_K=24
гр. Так как выделяемое количество теплотыQ₁+Q₂и поглощаемое количество теплотыQ₃+Q₄равны между собой, получаем:

Цель работы

Измерить удельную теплоту плавления
льда

Решаемые задачи

• измерение
  температуры с помощью термопары

• использования
  калориметра для измерения теплоты

• наблюдение
  фазового перехода первого рода

Экспериментальная
установка

Приборы и
принадлежности

• калориметр (сосуд Дьюара)

• водоотделитель

• температурный датчик (термопара NiCr-Ni)

• цифровой термометр или Mobile-CASSY с адаптером

• лабораторные весы 610 г

• парогенератор

• силиконовая трубка

• лабораторный штатив с V-образным
  основанием

• два штативных зажима

• два универсальных зажима

• лабораторный стакан, 400 мл

Порядок выполнения
работы

Требования
безопасности при использовании сосуда
Дьюара

Опасность взрыва: сосуд Дьюара является
тонкостенным, вакуумированным стеклянным
сосудом, который может быть разбит в
результате механического воздействия.

• Не ударяйте и не роняйте сосуд Дьюара

• Не позволяйте каким либо твердым
  предметам падать на поверхность или
  во внутрь сосуда

• Не царапайте стеклянную поверхность
  острым предметом

Выполнение
измерений

1. Не задевая
   водоотделитель, приподнимите сосуд
   Дьюара и выставите нулевой отсчет на
   весах.

2. Поставьте сосуд
   Дьюара на весы и определите массу
   пустого сосуда m_K.

3. Налейте приблизительно
   150 г дистиллированной воды в пластиковый
   стакан и нагрейте кипятильником воду
   массой m₂до
   температуры между 40^С
   и 50^С.

4. Налейте теплую
   воду из пластикового стакана в сосуд
   Дьюара. Определите массу воды m₂и её температуру.
   Для определения температуры нажмите
   кнопку «меню» на панели сенсора.

5. Взвести лёд массой
   m₁и положите его в
   теплую воду

6. Перемешивайте до
   тех пор, пока лёд не растает, и определите
   температуру
   

Обработка и представление
результатов

1. Используя формулы
   (1-5), определите удельную теплоту
   плавления льда.

2. Эксперимент
   проведите три раза и определите среднюю
   удельную теплоту плавления льда.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Для характеристики процесса плавления вводится физическая величина «удельная теплота плавления», показывающая, как изменяется внутренняя энергия тела массой (1) кг при теплообмене.

Получим формулы для нахождения удельной теплоты плавления тела и массы тела:

Удельная теплота плавления при нормальном атмосферном давлении некоторых веществ представлена в таблице.