Визначення приросту ентропії при
5. градуйований графік термопари;
6. автотрансформатор і амперметр.
Мета роботи: визначення приросту ентропії при фазовому переході першого роду на прикладі плавлення олова.
Теорія методу і опис установки
В середині минулого століття було зроблено істотне відкриття, що стосується оборотних термодинамічних процесів. Виявилося, що поряд з внутрішньою енергією у тіла є ще одна чудова функція стану - ентропія. Якщо тіло або система при нескінченно малому переході з одного стану в інший при температурі Т отримує тепло dQ, то ставлення є повним диференціалом деякої функції S. Ця функція і є ентропія, яка формулюється одним з двох еквівалентних рівності:
Твердження про існування функції, диференціал якої є, носить назву принципу існування ентропії і є одним з найважливіших законів природи.
Ентропія ізольованої системи при будь-яких відбуваються в ній не може спадати:
Це твердження носить назву закону зростання ентропії або другого закону термодинаміки.
Ентропію в кінетичної теорії або статистичної механіки ототожнюють зі ступенем хаотичності руху в системі. Ентропія системи мала, коли рух в системі впорядковано або коли розподіл часток в ній за швидкостями малоймовірно. У фізичних процесах впорядковані системи прагнуть стати неупорядкованими. Ентропія є кількісною мірою ступеня молекулярного безладу в системі.
У даній роботі потрібно знайти зміна ентропії при нагріванні і плавленні олова.
де - приріст ентропії при нагріванні олова від кімнатної температури до температури плавлення;
- приріст ентропії при плавленні олова.
Відповідно до формули (1):
де dQ і dQ - нескінченно малі кількості теплоти, отримані при нагріванні і плавленні;
с - питома теплоємність олова;
- теплота плавлення олова;
Робоча схема установки показана на малюнку. Температура олова вимірюється за допомогою термопари, один спай якої занурюють в тигель з оловом, а інший спай - в посудину з маслом, в якому практично зберігається кімнатна температура. Термо - е.р.с. що виникає в ланцюзі термопари при наявності різниці температур в спаях, вимірюється милливольтметром.
Порядок виконання роботи
1. Виміряти початкову температуру олова за допомогою термометра, що знаходиться в маслі.
2. Включити одночасно ланцюг печі і секундомір, записуючи через кожну хвилину показання мілівольтметра і час в таблицю. Вимірювання проводити до тих пір, поки термо - е.р.с. не досягне постійної величини, а потім почне збільшуватися.
3. Побудувати графік залежності показань мілівольтметра від часу.
4. По побудованій графіком визначити показання мілівольтметра (напруга), відповідне ділянці кривої, паралельної осі часу.
5. За калібрувальним графіком термопари (на установці) визначити різницю температур між гарячим і холодним спаями при плавленні.
6. Обчислити температуру плавлення за формулою:
7. За формулою (3) обчислити приріст ентропії при нагріванні і плавленні олова; маса олова, питома теплоємність і теплота плавлення записані на установці