WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Зміна ентропії в реальних системах (лаболаторна) - Реферат

Зміна ентропії в реальних системах (лаболаторна) - Реферат


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА З ФІЗИКИ
ЗМІНА ЕНТРОПІЇ В РЕАЛЬНИХ СИСТЕМАХ
Мета: Вивчити зміну ентропії в реальних системах, показати залежність її від маси та питомої теплоємності тіла.
Прилади і матеріали: калориметри, кип'ятильник, тер момент, мензурка, набір різних тіл, вага, штатив, дистильована вода.
Література: Євграфові, Каган "Руководство к лабораторным работам по физике", Высшая школа" 1970.
Кікоїн У.К. "Молекулярна фізика" "Рад.школа".
Тип заняття: засвоювання знань, умінь і навичок.
Структура заняття
І.Організаційний момент.
ІІ. Підготовка до виконання лабораторної роботи.
ІІІ. Виконання лабораторної роботи
ІV. Підсумок лабораторної роботи.
Теоретичні відомості
Процес переходу до стану рівноваги називається релаксацією А час потрібний для цього, називається часом релаксації.
Оборотним процесом називається така зміна стану системи (або одного окремого тіла), яка будучи проведена у зворотному напрямі, повертає її в початковий стан так, щоб система пройшла через ті самі проміжні стани, що і в прямому процесі, але в зворотній послідовності, а стан тіл поза системою залишився незмінним.
Процеси, які не задовольняють наведену вище умову оборотності, називають необоротними.
Перше начало термодинаміки: ?Q= dE + ?A
?Q, ?A - функції процесу dE - функції стану
1. Ізотермічний процес Т = const
А = RT ln А = RT ln
А = RT ln А = RT ln
2. Ізохорний процес V = const
А=0
3. Ізобарний процес Р = const
А = А =
А = А =
4.Адіабатичний процес
А =
Сукупність змін стану тіла у результаті яких стан відновлюється називається циклом.
Цикл Ларно - це цикл, який складається з двох ізотерм і двох дедіабат.
АВ - ізометричне розширення
А1 = lN =Q0
DC - адіабатичне розширення
А1+Ао = lN +
СD - ізотермічний стиск
А3 = lN =Q
А - адіабатичний стиск
А4 =
А = А1+ А2+А3+ А4= lN + - lN +
= =2, то А = А>0
Коефіцієнт корисної дії в циклі Корно: 2<1
К.к.д. залежить від співвідношення між температурами нагрівання і холодильника.
Перша теорема Карно: теплова машина, яка працює при даних значеннях температур нагрівника і холодильника, не може мати к.к.д. більший, ніж машина, що працює за оборотним циклом Карно при тих самих значеннях температур нагрівання і холодильника.
Друга теорема Карно: коефіцієнт корисної дії циклу Карно не залежить від роду робочого тіла, а тільки від температур нагрівника і холодильника.
Кількість тепла, яка треба надати тілу або відібрати від нього при переході від одного стану до іншого, не визначається однозначно початковим і кінцевим станами, і істотно залежить від сто сопу здійснення цього переходу.
- приведена теплота.
S = - ентропія
dS = Оскільки , то - ІІ начало термодинаміки.
Ентропія є функція стану.
Зростання ентропії в будь-якому процесі триває не безмежно, а лише до певного максимального значення характерного для даної системи. Це максимальне значення ентропії відповідає стану рівноваги і після того. Як його досягнуто, будь-які зміни стану без зовнішнього впливу припиняються.
Необоротні процеси в замкнутій системі завжди супроводяться зростанням ентропії.
Контрольні питання
1. Поняття про оборотні і необоротні процеси,
2. І закон термодинаміки.
3. Роботатермодинамічної системи при різних процесах.
4. ІІ закон термодинаміки.
5. Цикл Карно:
6. Поняття про ентропію.
7. Пояснити метод експериментальних досліджень.
Порядок виконання роботи
1. Включають нагрівач попередньо помістивши у нього досліджуване тіло.
2. Поки тіло нагрівається, наповнюють водою водомірну склянку (100 см3) і виливають її у посудину колориметра.
3. Калориметр поміщають на відстані від нагрівача і відмічають температуру води.
4. Після того, як закипить вода у нагрівачі, чекають не менше 3 хвилини, після чого за допомогою гачка тіло поміщають у калориметр.
5. Після виконання операції 4 слідкують за зростанням температури.
6. Фіксують максимальне значення температури.
7. Операції, перераховані у пунктах 1-6 повторюють для тіл з різними масами.
8. Будують графік затяжності S від mт і ст.
Параметри фіз. величин, які даються у лабораторній роботі.
Маси тіл з латуні:
m1 = 65,1 х 10-3 кг
m2 = 126,3 х 10-3 кг
m3 = 160,0 х 10-3 кг
Маса тіл з латуні: mл = 30,4 х 10-3 кг
Алюмінію: mа = 30,75 х 10-3 кг
Заліза: m3 = 30,8 х 10-3 кг
Теплоємність води: св =4,187 х 103
Латуні: сл =384
Заліза: с3 =498
Алюмінію: са =879
1. При визначенні зміни ентропії для тіл з однаковою теплоємністю води в калоримети наливають по 150 мл.
2. Дні тіл приблизно однакової маси - по 100 мл.
Маса калориметрів: mк1 = 48,15 х 10-3 кг
mк2 = 49,85 х 10-3 кг
mк3 = 48,85 х 10-3 кг
Робоча формула:
S = (mкск + mвсв) ln + mтст ln
Хід роботи
Залежність S від mт
№ п/п mт, кг mк, кг Т1 К Т0, К S
1 65,1 х 10-3 48,15 х 10-3 296 291,5 1,28
2 126,3 х 10-3 49,85 х 10-3 297,5 291,5 -1,55
3 160 х 10-3 48,,85 х 10-3 300 291,5 -0,11
Залежність S від ст
№ п/п ст
mк, кг Т1 К Т0, К S
1 384 30,4 х 10-3 294 292 0,37
2 498 30,8 х 10-3 294,5 292 0,32
3 879 30,75 х 10-3 297 292 1,7
Залежність зміни ентропії від маси тіла:
1) S1 = (mкск + mвсв) ln + mтст ln
S1 = (48,15 х 10-3 х 879 +0,1 х 4,187 х 10-3) ln + 65,1 х 10-3 х 384 ln
2) S2 = (49,85 х 10-3 х 879 +0,1 х 4,187 х 10-3) ln + 126,3 х 10-3 х 384 ln
3) S3 = (48,85 х 10-3 х 879 +0,1 х 4,187 х 10-3) ln + 160 х 10-3 х 384 ln
3. Залежність зміни ентропії від теплоємності тіла:
1) S1 = (48,15 х 10-3 х 879 +0,1 х 4,187 х 10-3) ln + 30,4 х 10-3 х 384 ln
2) S2 = (49,85 х 10-3 х 879 +0,1 х 4,187 х 10-3) ln + 30,8 х 10-3 х 498 ln
3) S3 = (48,85 х 10-3 х 879 +0,1 х 4,187 х 10-3) ln + 30,75 х 10-3 х 879 ln
Якщо в калориметр, в якому знаходиться деяка кількість води при даній температур, опустити нагріте до вищої температури тіла, то виникне теплообмін і встановиться однакова температура.
Зміна енергії процесу між станами 1:2.
S12 =
Внаслідок адитивності ентропії S =
S - зміна ентропії системи msn, Sі - зміна ентропії одного тіла - n - число min - с-ми.
До даної системи входять: досліджуване тіло масою mт (температура кипіння води 373оС К,, калориметрична посудина масою mк з питомою теплоємністю ск і початковою температурою то, вода в калориметрі масою mв і питомою теплоємністю св і температурою то.
Після закінчення теплообміну встановиться температура Т.
При вирівнюванні температури ентропія кожного з msn змінюється.
S1 = mтст ln - тіло
S2 = mкск ln - калориметр
S3 = mвсв ln - вода
Зміна ентропії всієї системи:
S1 = (mкск + mвсв) ln + mтст ln
У роботі пропонується розрахувати зміну ентропії декількох тіл при зануренні їх у воду.

 
 

Цікаве

Загрузка...