lucraridelaborator_termodinamica

8/18/2019 lucraridelaborator_termodinamica

http://slidepdf.com/reader/full/lucraridelaboratortermodinamica 1/8

LUCRARI DE LABORATOR: TERMODINAMICA

1. DETERMINAREA ECHIVALENTULUI ÎN APĂ AL CALORIMETRULUI

Teoria lucrării

Căldura necesară unui corp pentru a-şi modifica temperatura cu un grad se numeşte capacitatecalorică:

T

QC

∆= (1) [ ]

K

J C SI =

Căldura necesară unităţii de masă dintr-un corp pentru a-şi modifica temperatura cu un grad senumeşte căldură specifică:

T mQc ∆

= (2) [ ] kgK

J c SI =

Din relaţiile (1) şi (2) se calculează cantitatea de căldură:

T mc T C Q ∆=∆= (3)

Eci!alentul "n apă al calorimetrului # este masa calorimetrului care "nmulţită cu căldura specificăa apei ca dă capacitatea calorică a calorimetrului CC

aC Mc C = ($)

%ntr-un calorimetru se introduce o masă de apă #1 la temperatura &1' iar ulterior o masă de apă #2 la temperatura &2 &1 *a ecili+ru a!em:

( )( ) ( )2211 T c M T C c M aC a −Θ=Θ−+ (,)

Din relaţiile ($) şi (,) se o+ţine eci!alentul "n apă al calorimetrului:

( ) ( )

Θ−

Θ−−−Θ=

1

1122

T

T M T M M ()

Scopul lucrării

%n această lucrare determinăm eci!alentul "n apă al unui calorimetru

Mareriale ece!are" calorimetru' două termometre' +alanţă !ase gradate' sursă de căldură

Mo#ul #e lucru"

- se c.ntăreşte o masă de apă #1/- se "ncălzeşte această masă de apă şi se măsoară temperatura &2 a acesteia/- se c.ntăreşte o altă cantitate #2 de apă cu temperatura &2&1/



- se introduce masa de apă #2 "n calorimetru şi după sta+ilirea ecili+rului termic se măsoarătemperatura 0 de ecili+ru

Prelucrarea #a$elor e%peri&e$ale

- rezultatele eperimentale se trec "n ta+el:

#1

(g)#2

(g)&1

()&2

()0

()#

(g)

Cu a4utorul relaţiei () se calculează eci!alentul "n apă al calorimetrului

Sur!e #e erori

- imprecizie "n citirea temperaturii/- imprecizie "n determinarea maselor/

- izolarea !asului calorimetric nu este perfectă/- s-a negli4at termometrul şi agitatorul/- temperatura apei se modifică "n timpul introducerii ei "n calorimetru

'. DETERMINAREA CĂLDURII SPECI(ICE A UNUI CORP SOLID

Teoria lucrării

Eperimental se constată că' pentru a ridica temperatura diferitelor corpuri cu acelaşi număr degrade' este ne!oie de o cantitate de căldură diferită pentru fiecare corp' depinz.nd de masa corpului'de natura su+stanţei din care este alcătuit şi de gradul de "ncălzireCăldura necesară unui corp pentru a-şi modifica temperatura cu un grad se numeşte capacitatecalorică:

T

QC

∆= (1) [ ]

K

J C SI =

Căldura necesară unităţii de masă dintr-un corp pentru a-şi modifica temperatura cu un grad senumeşte căldură specifică:

T m

Qc

∆

= (2) [ ]kgK

J c SI =

Căldura specifică este o mărime !aria+ilă cu temperatura 5entru corpurile solide "n domeniul 263 7 363 căldura specifică se măsoară prin metoda amestecului' pe +aza ecili+rului termic cu a4utorulcalorimetrului#etoda amestecurilor constă "n "ncălzirea corpului considerat la o temperatură cunoscută şiintroducerea lui "n interiorul !asului calorimetric cu apă' măsur.nd creşterea temperaturii acesteiaCantitatea de căldură cedată de corp este egală cu cantitatea de căldură primită de apă şi !asulcalorimetric

8ced 9 mc(t 7 ) (3)

8a+s 9 ( m1c1 ; m2c2 )( 7 t ) ($)

2



Din relaţiile (3) şi ($) rezultă:

mc(t 7 ) 9 ( m1c1 ; m2c2 )( 7 t ) ' de unde

( )( )( )θ

θ

−

−+=

t m

t c mc mc

12211 (,)

unde m' m1'm2 sunt masele corpului' apei şi calorimetrului' c' c1' c2 căldurile specifice' t-temperaturainiţială a corpului' t1- temperatura iniţială a apei şi a calorimetrului' - temperatura finală

Scopul lucrării

%n această lucrare determinăm căldura specifică a unui corp solid cu a4utorul calorimetrului

Mareriale ece!are"

- calorimetru' termometru' +alanţă' mase marcate pensetă' un !as "ncălzitor' corp

metalic' sursă de căldură

Mo#ul #e lucru

- se c.ntăreşte !asul calorimetric gol şi se notează cu m2 masa sa/- se c.ntăreşte !asul cu apă şi prin diferenţă aflăm masa m1 a apei din calorimetru/- se c.ntăreşte corpul de studiat şi se notează cu m masa lui/- se introduce corpul de studiat timp de cel puţin 1< minute "n apa care fier+e astfel "nc.t corpul de

studiat se află şi el la temperatura de fier+ere a apei 1<<=C şi se notează cu t/- se măsoară cu a4utorul termometrului ' temperatura iniţială t1 a apei şi calorimetrului/- se aduce repede corpul "ncălzit "n calorimetru' se agită apa cu agitatorul şi se citeşte temperatura c.nd de!ine staţionară Prelucrarea re)ul$a$elor e%peri&e$ale

- rezultetele eperimentale se trec "n ta+el:

m(g)

m1

(g)m2

(g)c1

(>?g)c2

(>?g)t

(=C)t1

(=C)

(=C)c

(>?g)

Cu a4utorul datelor din ta+el se calculează căldura specifică a corpului

( )( )( )θ

θ

−

−+=

t m

t c mc mc

12211

Sur!e #e erori"

- imprecizie "n citirea temperaturii/

3



- imprecizie "n determinarea maselor/- izolarea !asului calorimetric nu este perfectă/- s-a negli4at termometrul şi agitatorul/- temperatura corpului se modifică "n timpul introducerii lui "n calorimetru

*. DETERMINAREA CĂLDURII LATENTE SPECI(ICE DE TOPIRE A +HE,II

Teoria lucrării

Definim fenomenul de topire ca fiind trecerea unui corp din stare solidă "n stare licidă Călduranecesară unităţii de masă dintr-un solid pentru a se topi se numeşte căldură latentă specifică detopire

m

Q=λ (1) [ ]

kg

J SI =λ

@ceastă căldură este luată de corp de la o sursă de căldură sau de la un corp mai cald

%ntr-un calorimetru cu apă se introduce o +ucată de geaţă @pa şi calorimetru cedează cantitatea decăldură pe care geaţa o a+soar+e pentru a se topi' iar apa rezultată din topire se !a "ncălzi p.nă latemperatura finală Ecuaţia calorimetrică este:

8ced 9 8a+s (2)

( m1c1 ; m2c2 )( t1 7 ) 9 mA ; mc2 ( 7 t< )

de unde( )( ) ( )

m

t mc t c mc m0212211

−−−+

=

θ θ λ (3)

"n care m1 şi m2 sunt masa calorimetrului şi a apei' c1 şi c2 căldurile lor specifice' t1 7 temperaturainiţială a apei şi calorimetrului' t< 7 temperatura de topire a geţii' - temperatura finală' iar m masageţii

Scopul lucrării

%n această lucrare !om determina căldura latentă specifică de topire a geţii cu a4utorulcalorimetrului

Ma$eriale ece!are: calorimetru' !as cu geaţă' termometru' ărtie de filtru' +alanţă

Mo#ul #e lucru

- se c.ntăreşte !asul calorimetric şi se notează cu m1 masa lui/- se c.ntăreşte !asul cu apă şi prin diferenţă se află masa m2 a apei din calorimetru /- se pune termometrul "n apă şi se aşteptă 1-2 minute apoi se citeşte temperaturainiţială t1/- se introduce "n calorimetru o cantitate de geaţă uscată cu ărtia de filtru şi aflatăla temperatura de topire/- se agită uşor p.nă se topeşte toată geaţa şi se citeşte temperatura finală ' c.nd aceasta de!inestaţionară/

- se c.ntăreşte din nou !asul cu apă şi prin diferenţă aflăm masa apei rezultate din topirea geţiiadică masa geţii m/

$



- eperienţa se repetă cu altă cantitate de geaţă


- rezultatele eperimentale se trec "n ta+el :

Brdet m1 m2 m c1 c2 t1 t< A Amed

12

- se calculează căldura latentă specifică de topire cu relaţia:( )( ) ( )

m

t mc t c mc m0212211

−−−+

=

θ θ λ

Sur!e #e erori

- imprecizie "n citirea temperaturii/- imprecizie "n determinarea maselor/

- izolarea !asului calorimeritric nu este perfectă/- s-a negli4at influenţa termometrului şi a agitatorului

-. STUDIUL TOPIRII CORPURILOR CRISTALINE

Teoria lucrării

Considerăm un corp cristalin cu masa m care' la momentul 9 < c.nd se află la temperatura t1'

"ncepe să fie "ncălzit astfel "nc.t primeşte căldura 8 "n unitatea de timp ( [ ] W s

J Q SI ==' ) 5e +aza

ecuaţiei calorimetrice putem scrie:

mcs ( t 7 t1 ) 9 8 /smc

Qt t

τ '1 += (1)

unde cs este căldura specifică a su+stanţei "n faza solidăDin relaţia (1) rezultă că temperatura solidului cristalin ar tre+ui să depindă liniar de timpul econstată "nsă că această dependenţă liniară este !ala+ilă numai p.nă c.nd se a4unge la o temperaturătt numită temperatură de topire

Din momentul 1 ( figură ) c.nd cristalul a4unge la temperatura de topire t t "n starea F' acestacontinuă să primească căldură 8 "n unitatea de timp' "nsă temperatura lui răm.ne constantă egalăcu tt 5e porţiunea FC are loc transformarea de fază solid-licid care se face succesi! astfel "nc.t "nF a!em fază solidă la temperatura de topire tt' iar "n C a!em faza licidă la temperatura de topire

5rocesul de trecere din faza solidă "n faza licidă care are loc discontinuu la o temperaturădeterminată şi cu a+sor+ţie de căldură se numeşte topire

,

1 2 3

(s)t1

tt

t!

t(GC)

@

F C

D



&

Dacă "n starea C licidul continuă să primească căldura 8 "n unitatea de timp' a!em relaţiacalorimetrică:

mcl ( t 7 tt ) 9 8( 7 2 ) /l

t mc

Qt t

'+= ( 7 2 ) (2)

unde cl este căldura specifică a su+stanţei "n faza licidă

&emperatura creşte din nou liniar cu timpul ' "nsă panta dreptei CD este diferită de panta dreptei@F Dependenţa liniară (2) are loc p.nă c.nd se a4unge la temperatura de !aporizare t!

Scopul lucrării

%n lucrare ne propunem să trasăm graficul t 9 f ( ) pentru un corp cristalin' naftalina

Ma$eriale ece!are : epru+etă' naftalină' paar cu apă' spirtieră' trepied' termometru' suport'cronometru

Mo#ul #e lucru

- se realizează monta4ul eperimental din figură/- se umple circa 2?3 paarul cu apă şi se aşează pe trepied/- "n paar se introduce epru+eta cu naftalină ( 3<g )/- termometrul & se introduce "n epru+etă cu rezer!orul cufundat "nnaftalină/- se aprinde spirtiera şi "ncălzim apa/- se o+ser!ă termometrul odată cu "nceperea "ncălzirii şi se noteazătemperatura din 3< "n 3< de secunde/- se notează momentul şi temperatura "ncă 3-$ minute după topirea naftalinei



( s )t ( =C )

- se reprezintă grafic t 9 f ( )

Sur!e #e erori

- imprecizie "n citirea temperaturii/- imprecizie "n măsurarea timpului/- disiparea căldurii "n eterior datorită imperfecţiunii instalaţiei- "ncălzirea inegală a naftalinei datorită sursei de căldură/- a+atere de la temperatura de topire datorită impurităţilor din naftalină

. DETERMINAREA CĂLDURII LATENTE SPECI(ICE DE VAPORI/ARE A APEI

Teoria lucrării

Definim fenomenul de !aporizare ca fiind trecerea unui corp din starea licidă "n stare de !apori



Căldura a+sor+ită pentru trecerea "n stare de !apori de către unitatea de masă de licid se numeştecăldură latentă specifică de !aporizare

m

Q=λ [ ]

kg

J SI =λ

5rocesul de !aporizare decurge la temperatură constantă Haporii de apă produşi prin fier+ere sunt

conduşi printr-un tu+ "n !asul calorimetric @pa din calorimetru constituie pentru ei un Iperete receJşi produce condensarea practic la temperatura !aporilorCăldura cedată prin condensare este preluată de calorimetru' căldura latentă specifică A !ariază

puţin "ntre temperaturile cu care se lucrează şi poate fi considerată constantă "n cadrul eperienţeiEcuaţia calorimetrică se scrie:

8ced 9 8a+s

mA ; mc2 ( tf 7 ) 9 ( m1c1 ; m2c2 ) ( 7 t1 )

de unde

( )( ) ( )

m

t mc t c mc m f θ θ

λ

−−−+

=

212211

"n care m1' m2 sunt masa calorimetrului şi a apei din calorimetru' c1 şi c2 sunt căldurile lor specifice't1 este temperatura iniţială din calorimetru şi temperatura finală' m masa !aporilor' t f temperatura!aporilor

Scopul lucrării

%n lucrare !om determina căldura latentă specifică de !aporizare a apei

Ma$eriale ece!are un +alon de sticlă cu apă' conductă de sticlă' sursă de căldură' calorimetru cu

accesorii' termometru' +alanţă' trepied cu sităDi!po)i$i0ul e%peri&e$al"

- se realizează legătura "ntre sursa de !apori şi calorimetru printr-o conductă

Mo#ul #e lucru - se c.ntăreşte calorimetrul şi se notează cu m1 masa lui/- se c.ntăreşte calorimetrul cu apă şi prin diferenţă se află masa apei m2/- se pune apă "n !as şi se aşează deasupra sursei de căldură/

- se măsoară temperatura iniţială a apei din calorimetru şi se notează cu t1/

K



- lăsăm să iasă !apori din !as timp de 1-2 minute şi apoi se face legătura cu calorimetrul' lăs.ndu-seastfel ,- minute' timp "n care se agită uşor şi apoi se "ntrerupe admisia !aporilor C.nd temperaturaeste staţionară se face citirea ei şi se notează cu /- se căntăreşte din nou calorimetrul şi prin diferenţă se deduce masa !aporilor condensaţi m



Brdet m1 m2 m c1 c2 t1 tf A Amed

12

- cu a4utorul datelor eperimentale se calculează căldura latentă specifică de !aporizare folosind

relaţia:( )( ) ( )

m

t mc t c mc m f θ θ λ

−−−+

= 212211

Sur!e #e erori

- imprecizie "n determinarea maselor/- imprecizie "n citirea temperaturii/- disiparea căldurii "n eterior datorită imperfecţiunii instalaţiei/- aproimări de calcul/- eroare de metodă

ILIO+RA(IE

*idia 5anaiotu şi colecti! :J*ucrări eperimentale de fizică pentru liceuJ ' Editura didactică şi pedagogică' Fucureşti 16K2Lcta!ian Firău şi colecti! : I&ermodinamică şi fizică moleculară' lucrări de la+orator' &ipografiaMni!ersităţii din &imişoara ' 1661D Forşan şi colecti! : #anual de fizică pentru clasa a N-aJ' Editura Didactică şi 5edagogică'Fucureşti' 166, &ălpălaru şi colecti! : #anual de fizică pentru clasa a N-aJ' Editura 5olirom' 2<<<@*&@O 7 IPidul utilizării truselor de fizicăJ&raian Creţu : I5relucrarea datelor eperimentale "n fizicăJ' Editura Didactică şi 5edagogică'Fucureşti' 16Q<

Pro2. Elea Ră#ucauCole3iul Na4ioal ăă4ea5 Ti&i6oara

Q

lucraridelaborator_termodinamica

Documents