Политех в Сети

Сайт для Учебы

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ ВОДЫ ОТ ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ

Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

Цель: Изучить зависимость температуры кипения воды от внешнего давления, экспериментально определить удельную теплоту парообразования воды.

1- центробежный насос

2- водоструйный насос

3- кювета с водой

4- вентиль

5- измеритель-регулятор

Рабочая формула:

Ln p = - L/RT + C,

Где p – внешнее давление,

T – абсолютная температура,

L – скрытая удельная теплота парообразования,

С – некоторая константа

Измерения производятся как в процессе нагрева воды, так и в процессе ее охлаждения.

Результаты измерений и хронометрические данные экспериментов приведены в приложении в таблицах I и II. На рисунках 1-4 построены соответствующие графики зависимости lnp (1/T).


Рис.1 Точки –экспериментальная зависимость ln p (1/T) по данным таблицы I

(столбец “Нагревание”). Сплошная линия – линейная апроксимация этой зависимости. По углу наклона прямой определена скрытая теплота парообразования воды L=39,1 кДж/моль. Относительная случайная погроешность xLслуч. = 0,5%


Ри.2 Точки –экспериментальная зависимость ln p (1/T) по данным таблицы I (столбец “Остывание”). Сплошная линия – линейная апроксимация этой зависимости. По углу наклона прямой определена скрытая теплота парообразования воды L=36,3 кДж/моль. Относительная случайная погроешность xLслуч. = 2,8%


Рис.3 Точки –экспериментальная зависимость ln p (1/T) по данным таблицы II (столбец “Нагревание”). Сплошная линия – линейная апроксимация этой зависимости. По углу наклона прямой определена скрытая теплота парообра

зования воды L=39,6 кДж/моль. Относительная случайная погроешность xLслуч.=0,8%

Рис.4 Точки –экспериментальная зависимость ln p (1/T) по данным таблицы II

(столбец “Остывание”). Сплошная линия – линейная апроксимация этой зависимости По углу наклона прямой определена скрытая теплота парообразования

Воды L=40,9 кДж/моль. Относительная случайная погрешность xLслуч.=0,8%.

Выводы и рекомендации

В четырех экспериментах получены следующие результаты для величины скрытой теплоты парообразования воды: 39,1 кДж/моль; 36,3 кДж/моль; 39,6 кДж/моль; 40,9 кДж/моль. Таким образом, <L>=39,0кДж/моль, что на 4,4% меньше табличного значения L=40,7 кДж/моль. Относительная случайная погрешность по L, которая служит мерой отклонения от линейного вида зависимости ln p (1/T), незначительна (в трех экспериментах из четырех не превосходит 1%). Вероятно, основной вклад в полную погрешность вносит систематическая ошибка, поскольку почти все результаты оказались заниженными. Это может быть связано, например, со свойствами заливаемой в кювету воды или с другими факторами, трудно поддающимися строгому учету.

Данная установка дает наглядное представление о процессе кипения жидкости как особой форме ее испарения. Установка позволяет изучать зависимость давления насыщенных паров воды от температуры, подчиняющуюся уравнению Клапейрона-Клаузиуса. С ее помощью с достаточной точностью удается определить скрытую теплоту парообразования воды.

Таблица I

Нагревание воды

Остывание воды

Время

Давление (мм рт. ст.)

Температура ( о С)

Время

Давление (мм рт. ст.)

Температура ( о С)

15.30

35

30,0

15.56

155

63,1

15.31

35

30,7

15.57

149

62,7

15.32

38

31,8

15.58

144

61,9

15.33

42

33,4

15.59

138

61,0

15.34

45

35,1

16.00

133

60,1

15.35

47

36,2

16.02

123

58,3

15.36

51

38,1

16.03

117

57,4

15.37

56

40,1

16.04

113

56,5

15.38

60

41,3

16.05

109

55,7

15.39

65

42,8

16.06

105

54,8

15.40

69

44,7

16.07

101

54,0

15.42

79

46,9

16.08

98

53,2

15.43

83

48,5

16.09

94

52,3

15.44

89

49,5

16.10

90

51,5

15.45

94

50,9

16.11

89

50,8

15.46

100

52,3

16.12

86

50,0

15.47

108

53,8

16.15

80

47,9

15.48

114

55,1

16.18

76

45,7

15.49

121

56,3

16.20

74

44,5

15.50

127

57,5

15.51

131

58,7

15.52

138

59,7

15.53

145

60,7

15.54

149

62,0

15.55

155

62,7

Таблица II

Нагревание воды

Остывание воды

Время

Давление (мм рт. ст.)

Температура ( о С)

Время

Давление (мм рт. ст.)

Температура ( о С)

20.00

35

30,5

20.22

150

62,1

20.01

33

30,0

20.23

145

61,9

20.03

36

30,8

20.24

140

61,1

20.04

39

32,2

20.25

134

60,3

20.05

44

34,6

20.26

131

59,6

20.06

50

36,6

20.27

125

58,6

20.07

56

39,1

20.28

119

57,8

20.08

60

41,1

20.29

115

56,9

20.09

66

43,0

20.30

111

56,1

20.10

71

45,0

20.31

107

55,3

20.11

77

46,5

20.32

101

54,3

20.12

82

47,8

20.33

98

53,5

20.13

87

49,6

20.34

95

52,8

20.14

95

50,8

20.35

91

51,9

20.15

103

52,6

20.36

88

51,2

20.16

110

54,3

20.37

85

50,3

20.17

116

55,5

20.38

82

49,5

20.18

125

57,0

20.39

79

48,8

20.19

134

58,5

20.40

77

48,0

20.20

142

59,9

20.41

74

47,4

20.21

149

61,3

20.42

72

46,6

20.43

70

46,0

20.44

68

45,3

20.45

66

44,8