Вивчення явища охолодження суміші

Завдання роботи:

1. Установити залежність між зміною температури та співвідношенням маси льоду і кухонної солі.
2. Побудувати графік дослідженої залежності.
3. 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

1. Приєднайте датчик температури до АЦП.
2. З’єднайте АЦП із USB-входом вашого ПК (дочекайтеся моменту, коли світлодіод на АЦП змінить колір з червоного на жовтий або зелений).
3. Запустіть програму MiLAB, обравши іконку .
4. Натисніть кнопку на АЦП так, щоб світлодіод почав блимати.
5. Оберіть внизу вікна «Повне налаштування».
6. Оберіть дискретизацію «Авто», встановіть частоту замірів – 1 замір на секунду, кількість замірів – 200.
7. Оберіть «Мінімальні налаштування».
8. Візьміть пакетик з льодом із термоконтейнера та визначте масу льоду в ньому, зваживши попередньо порожній пакетик.
9. Відважте кухонну сіль у кількості 1/20 від маси льоду.
10. Не виймаючи лід з пакетика, ретельно подрібніть його за допомогою вантажів.
11. Всипте подрібнений лід у внутрішній стаканчик калориметра та досипте туди сіль.
12. Натисніть кнопку «Старт» .
13. Перемішуйте суміш датчиком температури та дочекайтеся завершення експерименту.
14. Установіть «Перший курсор»  на графік у точку, що відповідає найменшому значенню температури, зчитайте це значення та занесіть до таблиці.
15. Зайдіть у меню «Вид» та натисніть кнопку «Графік» . Має з’явитися нове вікно графіка.
16. Спорожніть калориметр, промийте його та витріть рештки води.
17. Дістаньте наступний пакетик із льодом і відважте сіль у співвідношенні 2/20.
18. Повторіть попередні кроки за пп. 10–15.
19. Наступні експерименти проведіть для співвідношення 3/20, 4/20, 5/20.
20. Після завершення вимірювань промийте калориметр, витріть воду зі столу та акуратно промийте датчик температури.

Аналіз даних

1. За даними заповненої таблиці побудуйте в Excel графік залежності мінімальної температури від співвідношення мас льоду та солі.
2. Занотуйте висновки до роботи.

Таблиця результатів

Контрольні запитання

1. Чому температура суміші льоду та солі знижується так відчутно?
2. Чи може спостерігатися це явище при змішуванні води та солі? Відповідь поясніть.
3. Як ви вважаєте, чи буде залежати кріогідратна точка від того, яка сіль використовується, і чому?