Wir alle wissen, dass Wasser in einem Wasserkocher bei 100 °C kocht. Aber ist Ihnen aufgefallen, dass sich die Temperatur des Wassers während des Kochvorgangs nicht ändert? Die Frage ist: Wohin geht die erzeugte Energie, wenn wir den Container ständig in Brand halten? Es geht in die Umwandlung von Flüssigkeit in Dampf. Für den Übergang von Wasser in einen gasförmigen Zustand ist also eine konstante Wärmezufuhr erforderlich. Wie viel es braucht, um ein Kilogramm Flüssigkeit in Dampf gleicher Temperatur umzuwandeln, wird durch eine physikalische Größe bestimmt, die als spezifische Verdampfungswärme von Wasser bezeichnet wird.
Kochen erfordert Energie. Der größte Teil davon wird verwendet, um die chemischen Bindungen zwischen Atomen und Molekülen aufzubrechen, was zur Bildung von Dampfblasen führt, und der kleinere Teil wird verwendet, um den Dampf zu expandieren, dh damit die gebildeten Blasen platzen und ihn freisetzen können. Da die Flüssigkeit ihre ganze Energie in den Übergang in den gasförmigen Zustand steckt, erschöpfen sich ihre „Kräfte“. Zur ständigen Energieerneuerung und Verlängerung des Siedens muss dem Behälter mit der Flüssigkeit immer mehr Wärme zugeführt werden. Ein Kessel, Gasbrenner oder ein anderes Heizgerät kann seinen Zufluss liefern. Während des Kochens steigt die Temperatur der Flüssigkeit nicht an, es findet der Prozess der Dampfbildung mit der gleichen Temperatur statt.
Unterschiedliche Flüssigkeiten benötigen unterschiedliche Wärmemengen, um sich in Dampf zu verwandeln. Welche - zeigt die spezifische Verdampfungswärme.
Wie dieser Wert ermittelt wird, können Sie anhand eines Beispiels nachvollziehen. Nehmen Sie 1 Liter Wasser und bringen Sie es zum Kochen. Dann messen wir die Wärmemenge, die benötigt wird, um die gesamte Flüssigkeit zu verdampfen, und erhalten den Wert der spezifischen Verdampfungswärme für Wasser. Für andere chemische Verbindungen ist dieser Indikator anders.
In der Physik wird die spezifische Verdampfungswärme mit dem lateinischen Buchstaben L bezeichnet. Sie wird in Joule pro Kilogramm (J/kg) gemessen. Sie ergibt sich, indem man die beim Verdampfen aufgewendete Wärme durch die Masse der Flüssigkeit dividiert:
Dieser Wert ist sehr wichtig für Produktionsprozesse, die auf modernen Technologien basieren. Sie orientieren sich zum Beispiel bei der Herstellung von Metallen daran. Es stellte sich heraus, dass, wenn Eisen geschmolzen und dann kondensiert wird, beim weiteren Härten ein stärkeres Kristallgitter entsteht.
Was ist gleich
Der Wert der spezifischen Wärme für verschiedene Substanzen (r) wurde im Rahmen von Laboruntersuchungen bestimmt. Wasser bei normalem atmosphärischem Druck siedet bei 100 °C und die Verdampfungswärme von Wasser beträgt 2258,2 kJ/kg. Dieser Indikator für einige andere Stoffe ist in der Tabelle angegeben:
| Substanz | Siedepunkt, °C | r, kJ/kg |
|---|---|---|
| Stickstoff | -196 | 198 |
| Helium | -268,94 | 20,6 |
| Wasserstoff | -253 | 454 |
| Sauerstoff | -183 | 213 |
| Kohlenstoff | 4350 | 50000 |
| Phosphor | 280 | 400 |
| Methan | -162 | 510 |
| Pentan | 36 | 360 |
| Eisen | 2735 | 6340 |
| Kupfer | 2590 | 4790 |
| Zinn | 2430 | 2450 |
| Führen | 1750 | 8600 |
| Zink | 907 | 1755 |
| Quecksilber | 357 | 285 |
| Gold | 2 700 | 1 650 |
| Äthanol | 78 | 840 |
| Methylalkohol | 65 | 1100 |
| Chloroform | 61 | 279 |
Dieser Indikator kann sich jedoch unter dem Einfluss bestimmter Faktoren ändern:
- Temperatur. Mit ihrer Zunahme nimmt die Verdampfungswärme ab und kann gleich Null sein.
t, °C r, kJ/kg 2500 10 2477 20 2453 50 2380 80 2308 100 2258 200 1940 300 1405 374 115 374,15 - Druck. Mit sinkendem Druck steigt die Verdampfungswärme und umgekehrt. Der Siedepunkt ist direkt proportional zum Druck und kann einen kritischen Wert von 374 °C erreichen.
p, Pa Siedepunkt, °C r, kJ/kg 0,0123 10 2477 0,1234 50 2380 1 100 2258 2 120 2202 5 152 2014 10 180 1889 20 112 1638 50 264 1638 100 311 1316 200 366 585 220 373,7 184,8 Kritisch 221.29 374,15 - - Die Masse der Substanz. Die an dem Prozess beteiligte Wärmemenge ist direkt proportional zur Masse des entstehenden Dampfes.
Das Verhältnis von Verdunstung und Kondensation
Physiker haben herausgefunden, dass der umgekehrte Verdampfungsprozess - Kondensation - Dampf genau die gleiche Energiemenge verbraucht, die für seine Bildung aufgewendet wurde. Diese Beobachtung bestätigt den Energieerhaltungssatz.
Andernfalls wäre es möglich, eine Installation zu schaffen, in der die Flüssigkeit verdunstet und dann kondensiert. Die Differenz zwischen der für die Verdampfung erforderlichen Wärme und der für die Kondensation ausreichenden Wärme würde zu einer Akkumulation von Energie führen, die für andere Zwecke verwendet werden könnte. Tatsächlich würde ein Perpetuum Mobile entstehen. Dies widerspricht jedoch den physikalischen Gesetzen und ist daher unmöglich.
Wie wird gemessen
- Die spezifische Verdampfungswärme von Wasser wird experimentell in physikalischen Laboratorien gemessen. Dazu werden Kalorimeter verwendet. Das Verfahren ist wie folgt:
- Eine bestimmte Menge Flüssigkeit wird in das Kalorimeter gegossen.
Aus §§ 2.5 und 7.2 folgt, dass beim Verdampfen die innere Energie eines Stoffes zunimmt und beim Kondensieren abnimmt. Da bei diesen Prozessen die Temperaturen der Flüssigkeit und ihres Dampfes gleich sein können, erfolgt die Änderung der inneren Energie des Stoffes nur aufgrund einer Änderung der potentiellen Energie der Moleküle. Bei gleicher Temperatur hat also eine Masseneinheit einer Flüssigkeit weniger innere Energie als eine Masseneinheit ihres Dampfes.
Die Erfahrung zeigt, dass die Dichte einer Substanz beim Verdampfungsprozess stark abnimmt und das von der Substanz eingenommene Volumen zunimmt. Daher muss beim Verdampfen Arbeit gegen die Kräfte des äußeren Drucks verrichtet werden. Daher dient die Energie, die einer Flüssigkeit zugeführt werden muss, um sie bei konstanter Temperatur in Dampf umzuwandeln, teils dazu, die innere Energie der Substanz zu erhöhen, und teils dazu, im Prozess ihrer Ausdehnung Arbeit gegen äußere Kräfte zu leisten.
In der Praxis wird der Flüssigkeit Wärme zugeführt, um sie während des Wärmeaustauschs in Dampf umzuwandeln. Die Wärmemenge, die erforderlich ist, um eine Flüssigkeit bei konstanter Temperatur in Dampf umzuwandeln, wird als Verdampfungswärme bezeichnet. Wenn ein Dampf zu einer Flüssigkeit wird, muss ihm eine Wärmemenge entzogen werden, die als Kondensationswärme bezeichnet wird. Bei gleichen äußeren Bedingungen ist bei gleichen Massen desselben Stoffes die Verdampfungswärme gleich der Kondensationswärme.
Mit Hilfe eines Kalorimeters wurde festgestellt, dass die Verdampfungswärme direkt proportional zur Masse der in Dampf umgewandelten Flüssigkeit ist
Hier - Proportionalitätskoeffizient, dessen Wert von der Art der Flüssigkeit und den äußeren Bedingungen abhängt.
Der Wert, der die Abhängigkeit der Verdampfungswärme von der Art des Stoffes und von äußeren Bedingungen charakterisiert, wird als spezifische Verdampfungswärme bezeichnet. Die spezifische Verdampfungswärme wird durch die Wärmemenge gemessen, die erforderlich ist, um eine Masseneinheit Flüssigkeit bei konstanter Temperatur in Dampf umzuwandeln:
In SI wird die spezifische Verdampfungswärme einer solchen Flüssigkeit als Einheit genommen, für deren Umwandlung in Dampf 1 kg davon bei konstanter Temperatur 1 J Wärme benötigt. (Zeigen Sie dies mit Formel (7.1a).)
Als Beispiel stellen wir fest, dass die spezifische Verdampfungswärme von Wasser bei einer Temperatur von (100°C) gleich ist
Da die Verdampfung bei unterschiedlichen Temperaturen erfolgen kann, stellt sich die Frage: Ändert sich dabei die spezifische Verdampfungswärme eines Stoffes? Die Erfahrung zeigt, dass mit steigender Temperatur die spezifische Verdampfungswärme abnimmt. Denn alle Flüssigkeiten dehnen sich bei Erwärmung aus. In diesem Fall nimmt der Abstand zwischen den Molekülen zu und die Kräfte der molekularen Wechselwirkung nehmen ab. Je höher die Temperatur ist, desto größer ist außerdem die durchschnittliche Energie der Moleküle der Flüssigkeit und desto weniger Energie müssen sie zuführen, damit sie aus der Flüssigkeitsoberfläche herausfliegen können.
Ziel der Arbeit
Aneignung und Festigung des theoretischen Materials zum Thema des Thermodynamik-Kurses "Wasserdampf", sowie Beherrschung der Versuchsmethoden und Verarbeitung der gewonnenen Daten, Einarbeitung in die Tabellen "Thermophysikalische Eigenschaften von Wasser und Dampf".
1. Studieren Sie das Schema des experimentellen Aufbaus, schalten Sie ihn ein und bringen Sie ihn in ein bestimmtes stationäres thermisches Regime.
2. Experiment gemäß Anleitung durchführen, Tabelle 1 ausfüllen.
3. Bestimme die spezifische Wärme, die beim Verdampfen von Wasser im Versuch aufgewendet wird.
4. Bestimmen Sie für den isobaren Verdampfungsprozess die Tabellenwerte der Parameter von Wasser auf der Sättigungslinie und trockenem Sattdampf sowie der spezifischen Verdampfungswärme.
5. Berechnen Sie die innere Energie der Flüssigkeit auf der Dampfsättigungslinie für die Versuchsbedingungen.
6. Berechnen Sie den Fehler des gefundenen Wertes der spezifischen Verdampfungswärme in Bezug auf die Tabelle.
7. Stellen Sie die im Dewar-Gefäß ablaufenden Vorgänge in P-v- und T-s-Diagrammen dar.
8. Machen Sie ein Fazit zur Arbeit.
METHODISCHE ANWEISUNGEN
Den Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand bezeichnet man als Verdampfung, den umgekehrten Übergang als Kondensation. Das Kochen einer Flüssigkeit ist ein Verdampfungsprozess in einer Flüssigkeit, der bei einer streng definierten Temperatur t n ° C auftritt, die durch den Druck bestimmt wird. Existiert eine gasförmige Phase mit einer flüssigen Phase des gleichen Stoffes, dann spricht man von Dampf. Die gasförmige Phase des Systems ist trockener Sattdampf und die flüssige Phase ist eine Flüssigkeit, die den Zustand beibehält, der dem Beginn der Verdampfung entspricht.
Bei der Verdampfung nach dem isobar-isothermen Prozess ist nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik die spezifische Wärme der Phasenumwandlung (spezifische Verdampfungswärme) r, J / kg,
r \u003d u "- u" + p (v "-v"), (1)
r = ich" - ich" , (2)
wo u", ich", v" - jeweils innere Energie, Enthalpie, J / kg und das spezifische Volumen an trockenem Sattdampf, m 3 / kg;
u", i", v" - jeweils die innere Energie, Enthalpie, J / kg, und das spezifische Volumen der Flüssigkeit im Sättigungszustand, m 3 / kg.
Der Druck p, Pa, wird nicht mit besonderen Indizes gekennzeichnet, da er sich während des gesamten Phasenübergangs nicht ändert und gleich dem Sättigungsdruck ist.
Die spezifische Verdampfungswärme beinhaltet also eine Änderung der inneren Energie eines Stoffes und die Arbeit einer Volumenänderung während eines Phasenübergangs.
Die spezifische Verdampfungswärme steht in funktionellem Zusammenhang mit den Zustandsparametern. Für die meisten in der Praxis verwendeten Stoffe werden die Eigenschaften von Flüssigkeit und Dampf auf der Sättigungslinie bestimmt und tabelliert. Diese Tabellen geben die Werte von p und t auf der Sättigungslinie und die entsprechenden Werte von v", v", i", i", r, s", s" an. Die innere Energie der Flüssigkeit auf der Sättigungslinie u", J / kg und trockenem Sattdampf u", J / kg, wird jeweils durch die Gleichungen bestimmt
u"=i"-pv"(3)
u"=i"-pv" (4)
VERSUCHSAUFBAU
Bild. Schema des Versuchsaufbaus
Der Versuchsaufbau (Abbildung) besteht aus einem Dewargefäß 1 mit einer elektrischen Heizung 2, in die aus einem Behälter 3 eine Portion destilliertes Wasser eingefüllt wird, geregelt durch ein Ventil 4. Der entstehende Dampf entsteht im Kondensator 5, durch den Leitungswasser fließt geht, wird zu einer Flüssigkeit. Der Wasserdurchfluss wird durch das Ventil 7 entsprechend der Kontrolllampe 8 reguliert. Das entstehende Kondensat wird in einem Messzylinder 9 gesammelt. Auf dem Bedienfeld sind: Schalter "NETWORK" 10, Voltmeter 11, Amperemeter 12, Modusschalter 13; 6 - Glastrichter.
EXPERIMENTELLE TECHNIK
1. Schalten Sie das Gerät ein, indem Sie den Schalter 10 auf Position „1“ stellen.
2. Überprüfen Sie die Befüllung des Dewar-Gefäßes 1, indem Sie den Betriebsartenschalter 13 auf die Position „FILLING“ stellen. Leuchtet gleichzeitig die grüne Signallampe „Behälter ist voll“ auf, können Sie den Versuch starten. Andernfalls wird das Gefäß mit destilliertem Wasser gefüllt, dazu wird Ventil 4 geöffnet Nach Aufleuchten der grünen Signallampe Gefäß dicht verschließen.
3. Schalter 13 auf Position „HEIZEN“ stellen.
4. Drehen Sie den Knopf des Spartransformators 14 und stellen Sie den vom Lehrer eingestellten Wert der Spannung an der Heizung U, V (und der Stromstärke I, A) ein.
5. Versorgen Sie den Kondensator 5 mit Kühlwasser, indem Sie das Ventil 7 öffnen, und stellen Sie den Wasserfluss entsprechend der Kontrollleuchte 8 ein.
6. Wenn ein stationärer Wasserkochmodus in einem Dewar-Gefäß festgestellt wird (15-20 cm Kondensat sammeln sich im Messzylinder 9 an), nehmen Sie eine Kontrollsammlung von Kondensat in der vom Lehrer angegebenen Menge vor (V, m 3). Die Dauer der Kontrollsammlung t, s, wird durch die Stoppuhr bestimmt.
7. Bestimmen Sie mit einem Barometer den atmosphärischen Druck Pa, mm Hg.
8. Trage die Messdaten in die Beobachtungstabelle ein und unterschreibe sie mit dem Lehrer.
9. Schalten Sie das Gerät ein, indem Sie den Schalter auf „0“ stellen, schließen Sie das Ventil 7, drehen Sie den Griff des Spartransformators gegen den Uhrzeigersinn bis zum Anschlag, lassen Sie das Kondensat in den Behälter 3 ab.
Tabelle 1
|
Messnummer |
mm. rt. Kunst. | ||||
VERARBEITUNG VON EXPERIMENTELLEN DATEN
1. Berechnen Sie die Wärmemenge, die für die Verdampfung von 1 kg Wasser r op, J / kg aufgewendet wird:
r op = (W - Q) / (Vr),
wobei W = UI - Heizleistung, W;
Q = 0,04 W - Wärmeverluste, W;
r ist die Dichte des Kondensats, kg / m 3. Wir akzeptieren r \u003d 1000 kg / m 3.
2. Unter der Annahme, dass Wasser bei atmosphärischem Druck siedet, bestimmen Sie anhand der Tabellenwerte die Parameter von Wasser auf der Sättigungslinie und trockenem Sattdampf, die in Tabelle 2 eingetragen sind.
Tabelle 2
|
i", kJ/kg |
S", kJ/(kgK) |
i", kJ/kg |
S", J/(kgK) | |||
3. Berechnen Sie die Werte der inneren Energie von Wasser auf der Sättigungslinie u" und trockenem Sattdampf u", kJ/kg mit den Formeln (3) und (4).
4. Berechnen Sie den Fehler, %, des gefundenen Werts der spezifischen Verdampfungswärme r op, kJ / kg, in Bezug auf das tabellarische r, kJ / kg, gemäß der Formel:
D \u003d (r op - r) 100 / r.
5. Stellen Sie die im Dewar-Gefäß ablaufenden Vorgänge grafisch in P-v- und T-s-Diagrammen dar.
6. Ziehen Sie ein Fazit zur Arbeit.
FRAGEN ZUR SELBSTBILDUNG
1. Verdampfung von Flüssigkeit; die Essenz der Prozesse des Siedens und Verdampfens einer Flüssigkeit.
2. Isobarer Prozess des Übergangs von Flüssigkeit in überhitzten Dampf in P-v- und T-s-Diagrammen.
3. Grenzkurven mit dem Trocknungsgrad x = 0 und x = 1, dem kritischen Zustand der Substanz
4. Begriffe: Flüssigkeit auf der Sättigungslinie, nasser Sattdampf, trockener Sattdampf, überhitzter Dampf.
5. Spezifische Verdampfungswärme der Flüssigkeit.
6. Der Trockenheitsgrad, der Feuchtigkeitsgrad des Dampfes.
7. Tabellen der thermophysikalischen Eigenschaften von Wasser und Wasserdampf, ihre Bedeutung.
8. Bestimmung von Nassdampfparametern.
9. i-s-Diagramm von Wasserdampf, sein Zweck.
10. Thermodynamische Dampfprozesse in P-v-, T-s-, i-s-Diagrammen.
VERWEISE
1. Wärmetechnik / Ed. A.P. Baskakova.- M.: Energoizdat, 1991.- 224 p.
2. Nashchokin V. V. Technische Thermodynamik und Wärmeübertragung - M .:: Higher School, 1980. - 496 p.
3. Yudaev B. N. Technische Thermodynamik. Wärmeübertragung - M .: Höhere Schule, 1998. - 480 p.
4. Rivkin S.L., Aleksandrov A.A. Tabellen der thermophysikalischen Eigenschaften von Wasser und Dampf.- M.: Energy, 1980.- 408 p.
In der Arbeit verwendete Instrumente und Zubehör:
2. Dampfleitung (Gummischlauch).
3. Kalorimeter.
4. Elektroherd.
5. Fieberthermometer.
6. Technische Waage mit Gewicht.
7. Becher.
Zielsetzung:
Experimentell lernen, die spezifische Verdampfungswärme von Wasser zu bestimmen.
I. THEORETISCHE EINFÜHRUNG.
Beim Energieaustausch zwischen Materie und Umwelt ist der Übergang der Materie von einem Aggregatzustand in einen anderen (von einem Phasenzustand in einen anderen) möglich.
Man nennt den Übergang eines Stoffes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand Verdampfung.
Die Verdampfung erfolgt in Form von Verdunstung und Sieden.
Verdampfung, die nur von der freien Oberfläche einer Flüssigkeit aus auftritt, wird als Verdampfung bezeichnet Verdunstung .
Verdampfung tritt bei jeder Temperatur der Flüssigkeit auf, aber mit zunehmender Temperatur nimmt die Verdampfungsrate der Flüssigkeit zu.
Die verdampfende Flüssigkeit kann gekühlt werden, wenn ihr nicht intensiv Wärme von außen zugeführt wird, oder sie kann erhitzt werden, wenn Wärme von außen intensiv zugeführt wird.
Verdampfung, die im gesamten Volumen einer Flüssigkeit und bei konstanter Temperatur auftritt, wird als Verdampfung bezeichnet Sieden.
Der Siedepunkt hängt vom äußeren Druck auf die Flüssigkeitsoberfläche ab.
Der Siedepunkt einer Flüssigkeit bei normalem atmosphärischem Druck wird als Siedepunkt bezeichnet Siedepunkt diese Flüssigkeit.
Während der Verdampfung erhöht sich die innere Energie einer Substanz, daher muss ihr bei der Wärmeübertragung Wärme zugeführt werden, um eine Flüssigkeit in Dampf umzuwandeln.
Die Wärmemenge, die erforderlich ist, um eine Flüssigkeit bei konstanter Temperatur in Dampf umzuwandeln, wird als Wärmemenge bezeichnet Verdampfungswärme.
Der Wert ist direkt proportional zur Masse der in Dampf umgewandelten Flüssigkeit:
Als Wert g wird der Wert g bezeichnet, der die Abhängigkeit der Verdampfungswärme von der Art des Stoffes und von äußeren Bedingungen charakterisiert spezifische Verdampfungswärme . Die spezifische Verdampfungswärme wird durch die Wärmemenge gemessen, die erforderlich ist, um eine Masseneinheit Flüssigkeit bei konstanter Temperatur in Dampf umzuwandeln:
In SI wird die spezifische Verdampfungswärme in gemessen.
Der Wert hängt von der Temperatur ab, bei der es zur Verdampfung kommt. Die Erfahrung zeigt, dass mit steigender Temperatur die spezifische Verdampfungswärme abnimmt. Die Grafik (Abb. 1) zeigt die Abhängigkeit von für Wasser.
In dieser Arbeit wird die spezifische Verdampfungswärme von Wasser anhand des Siedevorgangs unter Verwendung der Wärmebilanzgleichung für die Kondensation von Wasserdampf bestimmt. Nehmen Sie dazu ein Kalorimeter (K) (siehe Abb. 2), in dem sich Wasser mit einer Temperatur befindet, Wasserdampf mit Siedepunkt wird aus dem Kolben durch die Dampfleitung P in das kalte Wasser des eingeleitet Kalorimeter, wo es kondensiert.
Nach einiger Zeit wird das Dampfleitungsrohr entfernt und die sich im Kalorimeter einstellende Temperatur gemessen und die Masse des in das Kalorimeter eingeleiteten Dampfes bestimmt.
Anschließend wird die Wärmebilanzgleichung aufgestellt.
Wenn Dampf kondensiert, wird Wärme freigesetzt.
wo ist die spezifische Kondensationswärme (es ist auch die spezifische Verdampfungswärme). Der kondensierte Dampf verwandelt sich bei einer Temperatur in Wasser, das dann auf eine Temperatur abkühlt und Wärme freisetzt.
(4)
Die beim Kondensieren von Dampf und Abkühlen von heißem Wasser freigesetzte Wärme wird vom Kalorimeter und dem darin enthaltenen Wasser aufgenommen. Dadurch werden sie von Temperatur zu Temperatur erhitzt . Die vom Kalorimeter und kaltem Wasser aufgenommene Wärme wird darin nach folgender Formel berechnet:
Die Wärmebilanzgleichung wird nach dem Energieerhaltungssatz bei der Wärmeübertragung aufgestellt.
Bei der Wärmeübertragung ist die Summe der von allen Körpern abgegebenen Wärmemengen, bei denen die innere Energie abnimmt, gleich der Summe der von allen Körpern aufgenommenen Wärmemengen, bei denen die innere Energie zunimmt:
(6)
In unserem Fall gehen wir für den im Kalorimeter stattfindenden Wärmeaustausch davon aus, dass kein Wärmeverlust an die Umgebung stattfindet. Daher kann Gleichung (6) geschrieben werden als: oder
Aus dieser Gleichung erhalten wir eine Arbeitsformel zur Berechnung des Wertes basierend auf den Ergebnissen des Experiments:
2. ARBEITSFORTSCHRITT.
1. Erstellen Sie eine Tabelle, in die die Ergebnisse der Messungen und Berechnungen in der am Ende der Beschreibung angegebenen Form eingetragen werden.
2. Innengefäß des Kalorimeters wiegen, resultierenden Wert in die Tabelle eintragen.
3. Messen Sie mit einem Becherglas 150 200 ml kaltes Wasser, gießen Sie es in das Kalorimeter und messen Sie die Masse des Innengefäßes des Kalorimeters mit Wasser (m 2). Berechne die Wassermasse:
m in \u003d m 2 - m bis
Tragen Sie die Masse des kalten Wassers in die Tabelle ein.
4. Messen Sie die Anfangstemperatur des Kalorimeters und des Wassers darin. Wert, tragen Sie ihn in die Tabelle ein.
5. Tauchen Sie die Spitze des Dampfrohres in das Wasser des Kalorimeters und lassen Sie Dampf ein, bis die Temperatur des Wassers um 30°K - 35°K (q-Temperatur nach Wärmeaustausch) ansteigt.
6. Wiegen Sie den Innenbecher des Kalorimeters und bestimmen Sie die Masse des kondensierten Dampfes. Trage das Ergebnis in eine Tabelle ein. ()
7. Die Werte der spezifischen Wärmekapazitäten von Wasser und der Substanz des Kalorimeters (Aluminium) und der Tabellenwert der spezifischen Verdampfungswärme von Wasser sind in der Tabelle der Mess- und Berechnungsergebnisse angegeben.
8. Berechnen Sie mit Formel (7) die spezifische Verdampfungswärme von Wasser.
9. Berechnen Sie den absoluten und relativen Fehler des erhaltenen Ergebnisses relativ zum tabellarischen Ergebnis unter Verwendung der Formeln:
; 
10. Machen Sie eine Schlussfolgerung über die geleistete Arbeit und das Ergebnis der spezifischen Verdampfungswärme von Wasser.
TABELLE DER MESS- UND BERECHNUNGSERGEBNISSE
Weißt du, wie heiß die gekochte Suppe ist? 100 ˚С. Nicht mehr und nicht weniger. Bei gleicher Temperatur kocht der Wasserkocher und die Nudeln werden gekocht. Was bedeutet das?
Warum steigt die Temperatur des Wassers im Inneren nicht über hundert Grad, wenn ein Topf oder Wasserkocher ständig mit brennendem Gas erhitzt wird? Tatsache ist, dass, wenn Wasser eine Temperatur von hundert Grad erreicht, die gesamte einfallende Wärmeenergie für den Übergang von Wasser in einen gasförmigen Zustand, dh Verdunstung, aufgewendet wird. Bis zu hundert Grad erfolgt die Verdunstung hauptsächlich von der Oberfläche, und wenn es diese Temperatur erreicht, kocht das Wasser. Kochen ist auch Verdampfen, aber nur über das gesamte Volumen der Flüssigkeit. Im Wasser bilden sich heiße Dampfblasen, die leichter als Wasser sind, an die Oberfläche brechen und der Dampf aus ihnen in die Luft entweicht.
Bis zu hundert Grad steigt die Temperatur des Wassers beim Erhitzen. Nach hundert Grad steigt bei weiterer Erwärmung die Temperatur des Wasserdampfs an. Aber bis das ganze Wasser bei hundert Grad verkocht ist, wird seine Temperatur nicht steigen, egal wie viel Energie Sie aufwenden. Wir haben bereits herausgefunden, wohin diese Energie geht - zum Übergang von Wasser in einen gasförmigen Zustand. Aber wenn es ein solches Phänomen gibt, dann muss es eines geben die physikalische Größe, die dieses Phänomen beschreibt. Und ein solcher Wert existiert. Sie wird als spezifische Verdampfungswärme bezeichnet.
Spezifische Verdampfungswärme von Wasser
Die spezifische Verdampfungswärme ist eine physikalische Größe, die angibt, wie viel Wärme benötigt wird, um 1 kg Flüssigkeit am Siedepunkt in Dampf zu verwandeln. Die spezifische Verdampfungswärme wird mit dem Buchstaben L bezeichnet. Und die Maßeinheit ist das Joule pro Kilogramm (1 J / kg).
Die spezifische Verdampfungswärme ergibt sich aus der Formel:
wobei Q die Wärmemenge ist,
m - Körpergewicht.
Die Formel ist übrigens die gleiche wie bei der Berechnung der spezifischen Schmelzwärme, der Unterschied liegt nur in der Bezeichnung. λ und L
Empirisch wurden die Werte der spezifischen Verdampfungswärme verschiedener Stoffe ermittelt und Tabellen erstellt, aus denen Daten für jeden Stoff entnommen werden können. Somit ist die spezifische Verdampfungswärme von Wasser 2,3*106 J/kg. Das bedeutet, dass für jedes Kilogramm Wasser eine Energiemenge von 2,3 * 106 J aufgewendet werden muss, um es in Dampf umzuwandeln. Gleichzeitig sollte das Wasser jedoch bereits einen Siedepunkt haben. Wenn das Wasser anfänglich eine niedrigere Temperatur hatte, muss die Wärmemenge berechnet werden, die erforderlich ist, um das Wasser auf hundert Grad zu erhitzen.
Unter realen Bedingungen ist es oft notwendig, die benötigte Wärmemenge zu ermitteln die Umwandlung einer bestimmten Masse einer Flüssigkeit in Dampf, Daher muss man sich häufiger mit einer Formel der Form befassen: Q \u003d Lm, und die Werte der spezifischen Verdampfungswärme für eine bestimmte Substanz werden aus vorgefertigten Tabellen entnommen.
