Przebieg doświadczenia i opracowanie wyników
Wyznaczenie zależności temperatury wrzenia od ciśnienia.Po podłączeniu układu pomiarowego przystąpiliśmy do wykonywania pomiarów oporu.
Korzystając z tabeli cechowania termopary wyrażono uzyskane odczyty woltomierza w kelwinach [K]. Poniższa tabelka zawiera wartości temperatur zależne od ciśnienia. Zależność tą przedstawia dołączony wykres p(T). Seria 1 przedstawia temperaturę wrzenia przy obniżaniu ciśnienia od 2026,05 do 132,72 hPa. Natomiast seria druga przedstawia temperaturę wrzenia przy podwyższaniu ciśnienia od panującego w pracowni 992 hPa do 2173,2 hPa. Ponieważ seria 1 i 2 prawie się pokrywają więc można sądzić, że doświadczenie zostało wykonane prawidłowo.
Ciśnienie
[hPa]
Wrzenia [K]
Seria 1
132,72
63,8
230,82
67
270,06
67,7
279,87
67,9
299,49
68,2
368,16
69,8
387,78
70,1
417,21
70,6
446,64
71,3
485,88
71,7
633,06
74,1
750,75
75,3
799,80
75,5
1368,78
80
1486,5
80,7
1584,6
81,4
1653,27
81,9
1761,18
82,6
1878,9
83,1
1957,38
83,5
2026,05
84
Seria 2
1408,02
80,5
80,9
1564,98
1682,7
1780,8
82,4
1879,9
83,8
2153,58
84,5
2173,2
84,7
Ciśnienie zmienialiśmy co 0,1 kG/cm2 otrzymane wyniki w [hPa] znajdują się w tabelce Zależność między jednostkami ciśnień :
1[kG/cm2] = 981[hPa]
Ciśnienie atmosferyczne panujące w pracowni odczytaliśmy jako 996 [hPa]
Ciśnienie odczytywaliśmy na manometrze mechanicznym, którego błąd przyjeliśmy z dokładnością do jego podziałki tj. ± 0,1 kG/cm2 . Jak wspomnialiśmy wyżej : 1[kG/cm2] = 981[hPa] to błąd względny ciśnienia wynosi:
dp=0,1*981=98,1»98 [hPa]
Jak widzimy na wykresie zależności p(T) wyniki serii pierwszej i drugiej pokrywają się w granicach błędów ( błędów serii 2 nie zaznaczaliśmy na wykresie dla przejrzystości) co pozwala nam twierdzić, że wyniki są wiarygodne.
Błędu temperatury nie potrafimy określić ponieważ odczytując opór z omomierza i odczytując wartość temperatury z tabelki nie wiemy jakie jest przenoszenie błędu. Należy jednak sądzić, że odczytana temperatura jest na tyle dokładna, że można ich nie uwzględniać.
Obliczamy ciepło parowania:
Z równania gazu doskonałego pV = nRT
i korzystając ze wzoru n = m/M = 35,7 ± 0,1 [mol]
gdzie n - liczba moli [mol]
m - masa substancji przyjmujemy 1000 [g]
M - masa molowa dla azotu N2 = 28 [g mol-1]
R -stała gazowa = 8,3144 [J mol-1 K-1]
T- temperatura azotu pod ciśn. atmosferycznym = 77,2 ± 1 [K] (dok. termometru )
p- ciśnienie panujące w pracowni =996 ± 1 [hPa] (dokładność barometru )
q – gęstość azotu w stanie ciekłym = 808 [kg/m3]
dp/dT - nachylenie stycznej do wykresu p(T) w granicy między fazowej
Wartość dp/dT odczytana z wykresu dla p = 992 hPa wynosi 0,0001 Pa/K
Z równania Clausiusa- Clapeyrona
DV = Vg - Vc
Vg=(nRT)/p =0,2328 m3 – objętość azotu w stanie gazowym
Vc=m/q=1/808=0,0012 m3 - objętość azotu w stanie ciekłym
...
licha2