Определение удельной теплоты парообразования воды

Удельной теплотой парообразования называется количество теплоты, необходимое для обращения единицы массы жидкости, взятой при температуре кипения, в пар при той же температуре. Эта теплота не увеличивает температуры вещества, а идет на преодоление внутренних сил сцепления между молекулами жидкости и на совершение работы расширения (против внешних сил).

Определение удельной теплоты парообразования калориметрическим путем основано на том факте, что при конденсации паров выделяется такое же количество тепла, которое было затрачено на образование этой же массы пара. В калориметр С (см. рисунок) массой m₁ вливается m₂ воды и погружается змеевик D с массой m_З. Начальная температура воды, калориметра и змеевика t₁. Из кипятильника А через сухопарник В в змеевик пропускается пар, где он конденсируется, выделяя теплоту конденсации, численно равную теплоте парообразования; жидкость, образовавшаяся при этом, остывает.

Выделяющаяся теплота расходуется на нагревание змеевика, калориметра и воды от t₁ до некоторой окончательной температуры θ.

Пусть масса сконденсированного в змеевике пара М, удельная теплота парообразования λ. Количество теплоты, выделившееся при конденсации пара, равно Q₁ = М λ.

При остывании М граммов воды от температуры кипения t₂ до θ выделяется теплота

Q₂=сM (t₂–θ),

где с – удельная теплоемкость воды.

На нагревание калориметра от t₂ до θ в расходуется теплота

Q_з=m₁c₁ (θ–t₁),

где с₁ — удельная теплоемкость вещества калориметра.

На нагревание в калориметре воды от t₁ до θ необходима теплота

Q₄=m₂с (θ–t₁).

Для нагревания змеевика от t₁ до θ необходимо

Q₅=m_зc₂ (θ–t₁),

где с₂ — удельная теплоемкость вещества змеевика.

Пренебрегая потерями тепла в окружающее пространство, можно считать

Q₁+Q₂=Q_З+Q₄+Q₅,

или M λ + M с(t₁–θ) = (m₁c₁ + m₂с + m_Зc₂) (θ – t₁),

откуда

λ = (m₁c₁ + m₂ + m_Зc₂) (θ– t₁) _ с (t₂ – θ)

M