ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ ПАРООБРАЗОВАНИЯ

Если нагреть воду до температуры кипения и продолжать нагревать дальше, то мы не заметим повышения температуры. Сообщаемая воде теплота идет на парообразование (превращение воды в пар), т. е. на работу преодоления молекулярных сил сцепления и на работу расширения.

Испарение жидкости может происходить при любой температуре.

Удельной теплотой парообразования называется количество теплоты, необходимое для превращения в пар 1 кг жидкости при постоянной температуре.

Молярной теплотой парообразования называется количество теплоты, необходимое для превращения в пар 1 моля жидкости при постоянной температуре.

Для испарения массы жидкости m требуется количество теплоты
Q = mL.

При конденсации пара выделяется та же теплота, которая была затрачена на парообразование. Этим обстоятельством пользуются для измерения L, т. к. теплоту конденсации измерять легче.

Определение удельной теплоты парообразования L

методом смешивания

В калориметр с водой пропускают пар (рис. 1). В результате вода в калориметре и сам калориметр нагреваются. Массу конденсата можно найти, взвешивая калориметр до и после нагревания.

В адиабатической системе, какой является калориметр, выполняется уравнение теплового баланса:

Составьте это уравнение формулой, введя следующие обозначения:

t₁– температура воды до нагревания;

t₂– установившаяся температура;

t_k– температура конденсата;

m_k– масса конденсата;

m₁– масса воды в калориметре до нагревания;

m₂ – масса калориметра;

с₁ – удельная теплоемкость воды;

с₂ – удельная теплоемкость алюминия;

L – удельная теплота парообразования.

Описание экспериментальной установки

Кипятильник Аобразует пар, температура которого определяется по формуле зависимости температуры кипения от давления:

где Н – атмосферное давление по барометру в м рт.ст. (подставляем в метрах).

Рис. 1

Пар уносит с собой из кипятильника мельчайшие капельки воды при температуре кипения. Если эти капельки попадут в калориметр, то будут засчитаны в массе пара, но теплоту парообразования в калориметре они отдавать не будут. Это вносит ошибку. Пар должен попадать в калориметр без капелек воды. Такой пар называется сухим. Пар осушается в сухопарнике В. В отверстие С проходит только сухой пар, капельки воды оседают в сосуде Д. Вода, накопившаяся в сухопарнике, удаляется через кран Е, чтобы она не заливалась в отверстие С.