= 0 C. Led nejdříve roztaje při spotřebě skupenského tepla Lt

Transkript

1 Měření ěrného skupenského epla ání ledu a varu vody Měření ěrného skupenského epla ání ledu a varu vody Úkol č : Zěře ěrné skupenské eplo ání ledu Poůcky Sěšovací kalorier s íchačkou, laboraorní váhy, sada závaží, desilovaná voda, eploěr s rozsahe 0º 50 C, sopky, eroska s lede, kladívko, lžička, filrační papír Teorie Měrné skupenské eplo ání l je číselně rovno nožsví epla, keré je nuno doda pevné láce o honosi kg, zahřáé na eplou ání, aby se přeěnila v kg kapaliny éže eploy Udáváe ho v jednokách J kg Měrné skupenské eplo ání závisí na eploě a laku Za norálních podínek (0º C, 0 35 Pa) je ěrné skupenské eplo ání ledu 5 l 3,337 0 J kg Měrné skupenské eplo ání ěříe poocí kalorieru Jeho epelnou kapaciu K určíe experienálně (viz Dodaek 3) Do kalorieru obsahujícího vodu o honosi, eploě a ěrné epelné kapaciě c vložíe led o honosi a eploě 0 C Led nejdříve rozaje při spořebě skupenského epla L l a vzniklá voda se ohřeje na výslednou eplou v kalorieru Pro výěnu epla plaí kalorierická rovnice ( )( ) l + c c + K, () z níž pro hledané ěrné skupenské eplo l vychází l ( c + K )( ) c () Tepelná izolace kalorieru není naolik dokonalá, aby při délervajících ěřeních nedocházelo k výěně epla s okolí Proo u kalorierických ěření provádíe opravu na výěnu epla s okolí ěření provádíe ve řech eapách (viz Dodaek 3) Posup ěření Prázdný sěšovací kalorier zvážíe eodou ří kyvů ( 0 ) Experienálně určíe jeho epelnou kapaciu K Kalorier naplníe asi ze dvou řein desilovanou vodou o eploě (30º 40º C) Honos kalorieru s vodou určíe eodou ří kyvů Honos vody v kalorieru je edy 0

2 Měření ěrného skupenského epla ání ledu a varu vody 3 Provedee I eapu kalorierického ěření Ve složené a uzavřené kalorieru je pouze voda, jejíž eplou ěříe za sálého íchání každou půlinuu a zapisujee ji do přede připravené abulky (Tabulka ) Celke zěříe eplou vody desekrá 4 Poslední odečenou eplou I eapy zapíšee jako první eplou II eapy a do kalorieru vložíe led rozlučený na enší kousky a osušený filrační papíre 5 Za sálého íchání pokračujee v půlinuové odečíání Teploa ve II eapě klesá zprvu rychle, pak se pokles zpoalí II eapa rvá ak dlouho, dokud eploa klesá, j je ukončena naěření nejnižší eploy, kerá by ěla bý nižší než je eploa ísnosi 6 Poslední eplou II eapy zapíšee jako první eplou III eapy, kerou dokončíe devíi ěřeníi po každé následující půlinuě 7 Po ukončení III eapy kalorier znovu zvážíe eodou ří kyvů ( ), abycho určili honos ledu 8 Do vzahu () dosadíe za poslední eplou I eapy a za opravenou poslední eplou II eapy Výsledek srovnáe s abelovanou hodnoou Tabulka : Tabulka pro zápis eplo naěřených v eapách I-III I e a p a I I e a p a I I I e a p a eploa / ºC / ºC eploa / ºC eploa / ºC / ºC 5 5 Chyba ěření Chybu ěření vyhodnoíe jako chybu nepříého ěření Ze vzahu () je zřejé, že nepřío ěřené ěrné skupenské eplo ání je funkcí pěi přío ěřených veličin l l,, K,, (c je abulková hodnoa, budee ji považova za konsanu) Chybu ( ) ěření udává vzah l l l l l l + + K + + K (3)

3 Měření ěrného skupenského epla ání ledu a varu vody 3 Po dosazení parciálních derivací l c l do (3) obdržíe po vyknuí, ( c + K )( ), ( ), ( c K ) a ( ) l K l c + K c l + l ( c ) + ( c + K ) + K + ( c + K ) + ( c( + ) + K ) Chyby ěření eplo a určíe podle použiého eploěru (polovina nejenšího dílku supnice), chybu kapaciy kalorieru vypočíáe jako chybu nepříého ěření (ze vzahu pro experienální sanovení kapaciy kalorieru) Ze zpracování výsledků ěření honosí eodou ří kyvů vypočíáe chyby 0, a Honosi a byly vypočeny jako rozdíly 0 a, jejich chyby a jsou proo dány výrazy ( ) + ( 0 ) a ( ) ( ) + Doporučená lieraura SKLENÁK, L Základní prakiku z fyziky I vyd Osrava: PdF v Osravě, Měření ěrného skupenského epla ání ledu, s 89-9 BROŽ, J A KOL Základy fyzikálních ěření I vyd Praha: SPN, Skupenské eplo ání (uhnuí), s 30-3

4 Měření ěrného skupenského epla ání ledu a varu vody 4 Úkol č : Zěře ěrné skupenské eplo varu vody Poůcky Sěšovací kalorier s íchačkou, laboraorní váhy, sada závaží, desilovaná voda, eploěr s rozsahe 0 00 C, sopky, varná baňka 00 l ks, sojan ks, držáky, plynový kahan, řínožka, azbesová podložka, azbesová síťka Teorie Měrné skupenské eplo varu l v je číselně rovno nožsví epla, keré je nuno doda kapalině o honosi kg, zahřáé na eplou varu, aby se přeěnila v kg páry éže eploy Udáváe ho v jednokách J kg Měrné skupenské eplo varu závisí výrazně na eploě a laku, s rosoucí eploou klesá Při eploě 00ºC a laku 0 35 Pa je ěrné skupenské eplo 6 varu vody l v,57 0 J kg Při ěření ěrného skupenského epla varu využíváe skuečnosi, že oo eplo je rovno ěrnéu skupenskéu eplu kondenzačníu při éže eploě Měrné skupenské eplo varu ěříe poocí kalorieru Jeho epelnou kapaciu K určíe experienálně (viz Dodaek 3) Do kalorieru obsahujícího vodu o honosi, eploě a ěrné epelné kapaciě c přivedee vodní páru o honosi a eploě Pára spořebuje při kondenzaci skupenské eplo Lv lv a vzniklá voda se pak ochladí na výslednou eplou v kalorieru Pro výěnu epla plaí kalorierická rovnice ( c K )( ) l c( ) + +, (4) v z níž pro hledané ěrné skupenské eplo l v vychází lv ( c + K )( ) c( ) (5) Vzhlede k nedokonalosi epelné izolace kalorieru provádíe ěření opě ve řech eapách Posup ěření Prázdný sěšovací kalorier zvážíe eodou ří kyvů ( 0 ) Experienálně určíe jeho epelnou kapaciu K Kalorier naplníe asi do poloviny desilovanou vodou Honos kalorieru s vodou určíe opě eodou ří kyvů Honos vody v kalorieru je edy 0 3 Sesavíe aparauru pro přípravu vodní páry Desilovanou vodu v baňce uvedee do varu nad plynový kahane a vzniklou páru vedee do kondenzáoru a odud do kalorieru Páru do kalorieru začnee jía po ukončení I eapy ěření eploy v kalorieru

5 Měření ěrného skupenského epla ání ledu a varu vody 5 4 Jakile se eploa v kalorieru zvýší asi o 0º C, jíání páry ukončíe II eapa ěření však za sálého íchání pokračuje dále až do regisrace nejvyšší eploy 5 Předepsaný způsobe dokončíe kalorierické ěření (III eapa) 6 Po ukončení III eapy kalorier znovu zvážíe eodou ří kyvů ( ), abycho určili honos zkondenzované vodní páry 7 Do vzahu (5) dosadíe za poslední eplou I eapy, za eplou abelovanou hodnou eploy varu vody pro zěřený aosférický lak a za opravenou poslední eplou II eapy Výsledek srovnáe s abelovanou hodnoou Chyba ěření Chybu ěření vyhodnoíe jako chybu nepříého ěření Ze vzahu (5) je zřejé, že nepřío ěřené ěrné skupenské eplo varu je funkcí pěi přío ěřených veličin l l,, K,, (c a jsou hodnoy z abulek, budee je považova za konsany) v v ( ) Chybu ěření udává vzah v v v v v l l l l l lv + + K + + K (6) Po dosazení parciálních derivací l v ( ) c l v do (6), obdržíe po vyknuí, ( c + K )( ), ( ), ( c K ) l v K a ( ) l v c + K + c l v + lv ( c ) + ( c + K ) + K + ( c + K ) + ( c( + ) + K ) Chyby ěření eplo a určíe podle použiého eploěru (polovina nejenšího dílku supnice), chybu kapaciy kalorieru vypočíáe jako chybu nepříého ěření (ze vzahu pro experienální sanovení kapaciy kalorieru) Ze zpracování výsledků ěření honosí eodou ří kyvů vypočíáe chyby 0, a Honosi a byly vypočeny jako rozdíly 0 a, jejich chyby a jsou proo dány výrazy

6 Měření ěrného skupenského epla ání ledu a varu vody 6 ( ) + ( 0 ) a ( ) ( ) + Doporučená lieraura SKLENÁK, L Základní prakiku z fyziky I vyd Osrava: PdF v Osravě, Měření ěrného skupenského epla varu vody, s 9-93 BROŽ, J A KOL Základy fyzikálních ěření I vyd Praha: SPN, Skupenské eplo výparné, s 3-35