Lucrare de laborator nr. 4.
1. O scurtă teorie
Evaporarea este trecerea materiei de la lichid la stare gazoasă. În timpul evaporării, moleculele părăsesc suprafața lichidului, formând perechi de deasupra acestuia. Numai cele mai rapide molecule pot scăpa din lichid în spațiul din jur, deoarece numai ele pot depăși forțele de atracție care acționează în stratul de suprafață al lichidului. Ca rezultat al scăpării moleculelor rapide, lichidul se răcește. Pentru a-și menține temperatura, este necesară o aprovizionare constantă cu căldură.
Cantitatea de căldură care trebuie raportată unei substanțe pentru ao transforma dintr-un lichid într-o stare gazoasă la o temperatură constantă și o presiune constantă se numește căldura de evaporare (sau căldura de vaporizare).
Căldura de evaporare a lichidelor poate fi măsurată direct cu ajutorul unui calorimetru. O astfel de metodă, totuși, nu permite obținerea unor rezultate exacte datorită pierderilor necontrolate de căldură, care este dificil de făcut mici. În această lucrare, pentru a determina căldura de evaporare, aplicăm o metodă indirectă bazată pe ecuația Clapeyron-Clausius:
Aici P este presiunea saturată de vapori a lichidului la temperatura T, T este temperatura absolută a lichidului și a vaporilor,
Dacă se cunoaște căldura specifică de evaporare
În aproximația adoptată, Eq. (1) devine o ecuație diferențială:
integrarea pe care o obținem:
unde
Relația (2) face posibilă determinarea căldurii specifice de evaporare, cunoscând dependența presiunii saturate a vaporilor de temperatura. Lucrarea de laborator este dedicată determinării căldurii specifice de evaporare a apei.
2. Instalare experimentală. METODA EXPERIMENTALĂ
Experimentul se efectuează pe o instalație prezentată schematic în figură. Instalația constă dintr-un termostat umplut cu apă, elemente de încălzire, un sistem de răcire (nereprezentat în figură), două baloane cu gaze de testare și instrumente de măsurare.
H
Pe baza rezultatelor măsurătorilor, se poate calcula presiunea saturată a vaporilor prin formula:
unde P1 și P2 sunt citirile manometrelor M1 și respectiv M2, T este temperatura din sistem
Conform experienței, un grafic al dependenței
Conform ecuației (2), punctele experimentale trebuie să se afle pe linia care trece prin origine. Graficul determină panta acestei linii
Se poate observa din ecuația (2) că
3. Măsurători. Prelucrarea rezultatelor măsurătorilor
1. Citiți dispozitivul de instalare și componentele acestuia.
2. Îndepărtați dependența citirilor manometrelor P1 și P2 de temperatura și calculați presiunea de vapori saturată P pentru fiecare temperatură utilizând formula (3). În funcție de experiență, faceți un tabel: