Вивчення явища охолодження суміші
Завдання роботи:
- Установити залежність між зміною температури та співвідношенням маси льоду і кухонної солі.
- Побудувати графік дослідженої залежності.
- Дати відповіді на контрольні запитання.
Обладнання:
Датчик температури, аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) Einstein LabMate+, з’єднувальні кабелі, ПК, калориметр з двох скляних стаканчиків (теплоізольована склянка), склянка з сіллю, лід у пакетиках, цифрові терези, додаткові склянки для зважування, вантажі для подрібнювання льоду, термоконтейнер.
Основні терміни та поняття
Питома теплота плавлення деяких речовин Плавлення й кристалізація твердих тіл – Теплота й молекулярна фізика Льодосоляне охолодження
Теоретична частина
Рис.1. Обладнання для вивчення явища охолодження суміші
У властивостях сумішей є цікава закономірність: температура плавлення суміші декількох речовин нижче, ніж температура плавлення кожної з чистих речовин окремо. Так, для досліджуваного випадку температура плавлення чистої води (у вигляді льоду або снігу) 0°С. Якщо внести в лід домішку кухонної солі, то лід починає плавитися за більш низьких «мінусових» температур. Температура плавлення залежить від співвідношення маси льоду і солі, швидкості перемішування і навіть ступеня подрібнення льоду.
Найнижча температура замерзання зазначеного розчину солі називається кріогідратною температурою (точкою).
Сутність дослідження полягає у встановленні залежності температури отриманої суміші льоду та кухонної солі від співвідношення мас компонент.
Хід роботи
- Приєднайте датчик температури до АЦП.
- З’єднайте АЦП із USB-входом вашого ПК (дочекайтеся моменту, коли світлодіод на АЦП змінить колір з червоного на жовтий або зелений).
- Запустіть програму MiLAB, обравши іконку .
- Натисніть кнопку на АЦП так, щоб світлодіод почав блимати.
- Оберіть внизу вікна «Повне налаштування».
- Оберіть дискретизацію «Авто», встановіть частоту замірів – 1 замір на секунду, кількість замірів – 200.
- Оберіть «Мінімальні налаштування».
- Візьміть пакетик з льодом із термоконтейнера та визначте масу льоду в ньому, зваживши попередньо порожній пакетик.
- Відважте кухонну сіль у кількості 1/20 від маси льоду.
- Не виймаючи лід з пакетика, ретельно подрібніть його за допомогою вантажів.
- Всипте подрібнений лід у внутрішній стаканчик калориметра та досипте туди сіль.
- Натисніть кнопку «Старт» .
- Перемішуйте суміш датчиком температури та дочекайтеся завершення експерименту.
- Установіть «Перший курсор» на графік у точку, що відповідає найменшому значенню температури, зчитайте це значення та занесіть до таблиці.
- Зайдіть у меню «Вид» та натисніть кнопку «Графік» . Має з’явитися нове вікно графіка.
- Спорожніть калориметр, промийте його та витріть рештки води.
- Дістаньте наступний пакетик із льодом і відважте сіль у співвідношенні 2/20.
- Повторіть попередні кроки за пп. 10–15.
- Наступні експерименти проведіть для співвідношення 3/20, 4/20, 5/20.
- Після завершення вимірювань промийте калориметр, витріть воду зі столу та акуратно промийте датчик температури.
Аналіз даних
- За даними заповненої таблиці побудуйте в Excel графік залежності мінімальної температури від співвідношення мас льоду та солі.
- Занотуйте висновки до роботи.
Таблиця результатів
mс/mл | 1/20 | 2/20 | 3/20 | 4/20 | 5/20 |
t, °C |
Контрольні запитання
- Чому температура суміші льоду та солі знижується так відчутно?
- Чи може спостерігатися це явище при змішуванні води та солі? Відповідь поясніть.
- Як ви вважаєте, чи буде залежати кріогідратна точка від того, яка сіль використовується, і чому?