دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 7
اندازه گیری ارزش آبی کالریمتر
و
ظرفیت گرمای ویژه جامدات
اندازه گیری ارزش آبی کالریمتر و نحوه استفاده از کالریمتر در محاسبه گرما و دمای تعادل
تئوری آزمایش:
برای تعیین هر کاری از مشخصه های گرمایی فوق دو (یا چند) ماده با دمای متفاوت اولیه را درون ظرفی که از محیط ایزوله شده باشد یعنی با محیط تبادل گرمایی نکند به نام کالریمتر(گرماسنج) مخلوط می کنند. کالریمتر یک ظرف دو جداره است که بین دو جداره آن خلاء شده است و یا به هر نحو با ریختن مواد عایق گرما، هوای آن خارج شده است. در یک کالریمتر خوب مشابه فلاسک،
جدار خارجی آن را برای جلوگیری از تشعشع آینه می کنند. کالریمتر شامل دماسنج ، هم زن، در پوش عایق و در بعضی گونه ها مجهز به یک فیلامای الکتریکی جهت گرم کردن محتویات درون آن است. در آزمایشهای گرماسنجی به دلایل مختلف از جمله داشتن گرمای ویژه کاملا معین و سهولت تبادل گرما و به تعادل رسیدن آن با مواد دیگر مخلوط ، غالبا یکی از مواد مخلوط را آب اختیار می کنند. به هر صورت روش آزمایش به این ترتیب است که mc گرم از یک ماده سرد (که لازم است مایع باشد) با گرمای ویژه Cc را درون کالریمتر می ریزند و پس از هم زدن و تعادل گرمایی داخل دمای آن را اندازه می گیرند. (θc) سپس به سرعت مقداری از یک ماده گرم به جرم mH و گرمای ویژه CH و دمای θH را به ظرف اضافه می کنند پس از حصول تعادل مجدد دمای مجدد دمای مخلوط را اندازه می گیریم (θF ( . طبق اصل اول ترمودینامیک گرمای گرفته شده توسط کلیه اجسامی که در تبادل گرما شرکت می کنند برابر صفر است :
mc Cc (θF - θc) + A (θF - θc) + mH CH (θF - θH) = 0
که در آن A ارزش آبی کالریمتر است.
در این آزمایش ما ابتدا مقداری آب به کالریمتر می افزاییم تا به تعادل گرمایی برسند سپس با توجه به این اصل که تبادل گرمایی بین دو جسم غیر هم دما صورت می گیرد و این که هیچ گرمایی تلف نمی شود طبق فرمول زیر A را بدست می آوریم:
(2Øe-Ø)2m=(1-ØeØ)(A+(m1c1
وسایل آزمایش:
1- ترازو 2- وزنه های مخصوص ترازو 3- کالریمتر 4- چراغ بنزن
5- بشر 6- دما سنج 7- آب
شرح آزمایش:
1)ابتدا کالریمتر را خشک کرده و سپس جرم کالریمتر خالی را با سایر متعلقات آن (همزن،دماسنج) به کمک ترازو اندازه گیری می کنیم:
X=909.8 gr جرم کالریمتر خالی
2)200 cc آب محیط را به کمک بشر در داخل کالریمتر می ریزیم و دوباره جرم آن را اندازه گیری می کنیم:
Y= 1096.5 gr جرم کالریمتر به همراه cc 200 آب
3) حال به کمک همزن دما را ثابت می کنیم و دما را به کمک دماسنج که روی کالریمتر هست می خوانیم: ْc23 =1 θ
4)حال جرم cc 200 را که در کالریمتر ریخته بودیم حساب میکنیم:
Y-X=1067.4-884.8 =186.7 gr= m1جرم cc 200 آب
5) حال مقدار cc 250 آب را در بشر ریخته و آن را روی شعله گرم می کنیم قابل توجه است که از تماس مستقیم بشر حاوی آب جلوگیری شود به همین دلیل بشر را روی توری نسوز قرار می دهیم و آن قدر حرارت می دهیم تا دمای آن حدودا ْc 50 از دمای 1 θ بیشتر گردد آن گاه بشر را از روی شعله بر می داریم و به کمک دماسنج دمای آب گرم را هنگامی که دما ثابت گشت می خوانیم.البته برای اینکه دقت آزمایش بالا رود چند بار آب گرم را به هم می زنیم تا دما در همه جای آن یکنواخت شود:
Cْ73 = 2θ دمای cc 250 آب
6)حال سریعا آب گرم را درون کالریمتر می ریزیم تا تبادل حرارتی بین آب گرم و آب قبلی و کالریمتر برقرار شود و با همزن آن قدر هم می زنیم تا دما در همه جای آن یکنواخت شود و سپس دمای تعادل را یادداشت می کنیم :
ْc 46 = θ دمای تعادل
7)حال برای اندازه گیری جرم آب گرمی که مورد استفاده قرار گرفته است بار دیگر جرم کالریمتر به همراه آب های درون آن را محاسبه می کنیم و جرم کل را یادداشت میکنیم:
Z= 1335.8 gr جرم کالریمتر به همراه آب های درون آن
اکنون می توانیم جرم آب گرم ریخته شده را محاسبه کنیم:
gr 239.3 Z-Y=1313.7-1067.4= = 2m جرم آب cc 250
اکنون با توجه به اطلاعات بدست آمده وبا استفاده از رابطه ی تعادل حرارتی می توانیم ارزش آبی کالریمتر(A ( را محاسبه کنیم :
گرمای داده شده QΣQ=Σ گرمای گرفته شده
در اینجا آب گرم cc 250،حرارت را به اجسام سرد یعنی کالریمتر خالی و آب cc 200 می دهد پس داریم :
A( θ- θ1)+m1c(θ-θ1) =(θ - 2θ c( 2m
Cْ/ cal A=94.21
منابع خطا:
• خطای ناشی از وسایل : ممکن است دماسنج مورد استفاده فرسوده بوده باشد در آن صورت کارآیی قبلی را نمی تواند داشته باشد ،ترازو و جرم های مورد استفاده برای محاسبه به دلیل تماس با دست و سایر موارد و چسبیدن ذرات روی آن ها دقت خود را از دست داده باشند ، بشر مورد استفاده ممکن است دقیق مدرج نشده باشد ،کالریمتر ممکن است درست و به خوبی عایق بندی نشده باشد و اتلاف حرارتی داشته باشیم و حتی به درشتی خشک نشده باشد.
• خطای ناشی از شخص : ممکن است شخص دمای دماسنج و عدد ترازو رای محاسبه جرم را دقیق نخوانده باشد و یا حتی موقعی که می خواهد آب گرم را به درون کالریمتر بریزد همراه با مکث این کار را انجام دهد در نتیجه در آزمایش خطا به وجود می آید.
خطا در همه ی آزمایش ها وجود دارد و ما فقط می توانیم آن را کم کنیم مثلا اگر شاهین ترازو به دلیل هرزه شدن پیچ آن و به هر دلیل دیگری روی صفر قرار نداشت از تفاضل استفاده کنیم یا مثلا چندین مرتبه آب را به هم بزنیم تا دما در همه جای آن یکنواخت شود و سپس دما را بخوانیم.
قسمت ب
هدف از انجام آزمایش:
محاسبه ی ظرفیت گرمای ویژه فلز مورد نظر و تعیین عدد اتمی و جنس فلز به کمک قانون پتیت -دولانگ
وسایل آزمایش:
1- ترازو 2- وزنه های مخصوص ترازو 3- کالریمتر 4- چراغ گازی
5- بشر 6- دما سنج 7- کوره مخصوص گرم کردن ساچمه ها
8- ساچمه 9- آب
تئوری آزمایش:
در مورد ظرفیت گرمایی جامدات کارهای زیادی انجام گرفته است ازجمله به دولن و پتی می توان اشاره نمود .این دو دانشمند در سال 1819 به طور تجربی دریافتند که ظرفیت گرمایی اتمی عناصر در دمای معمولی و فشار 1 اتمسفر نزدیک به عدد 2/6 کالری بر اتم گرم است .
در اجسام جامد اتم ها در شبکه بلور تثبیت شده اند و حرکت انتقالی ندارند و فقط دارای حرکت ارتغاشی هستند .
لوویس و گیبسون به طور تجربی دریافتند که ظرفیت گرمایی اتمی در حجم ثابت و در دمای معمولی برابر 9/5 کالری بر اتم گرم بر درجه است .
قانون دولن و پتی در ابتدا بسیار مورد توجه قرار گرفت و نقش بسیار مهمی در تعیین جرم اتمی عناصر جامد داشت . ولی پس از بررسی های بیشتر مشخص شد که این قاعده در فقط در مورد عناصر سنگین و آن هم در دمای معمولی قابل قبول است و در دمای پایین اعتباری ندارد ، زیرا این قانون ظرفیت گرمایی را مستقل از دما در نظر می گیرد ، درحالیکه ظرفیت گرمایی تابعی از دما می باشد .
گرمای ویژه جامدات و قانون :(PETIT, DULONG)
گرمای ویژه جامدات مقدار گرمایی است که باید به جرم یک کیلو گرم از یک ماده داد تا دمای آن به اندازه یک درجه سانتیگراد افزایش یابد ظرفیت گرمایی اتمی نامیده می شود .
پس گرمای اتمی هرجسم برابر است با گرمای ویژه جسم مورد نظر ضربدر جرم اتمی آن
