Kristalizacijos šilumos matavimas vėsimo būdu

Ištrauka

Kristalizacijos šilumos matavimas vėsimo būdu

Užduotis. 
1. Išmatuoti metalų lydinio kristalizacijos šilumą.
2. Išmatuoti savitosios šilumos pokytį antrosios rūšies fazinio virsmo metu.
Pagrindiniai teoriniai klausimai.
1. Kietųjų kūnų ir skysčių molekulių judėjimas.
2. Fazinės diagramos, trigubas taškas.
3. Klauzijaus ir Klapeirono lygtis.
4. Kūnų vėsimo Niutono dėsnis.

Teorinis įvadas. Medžiagos faze
vadinama jos termodinamiškai pu-
siausvira būsena, besiskirianti savo
fizikinėmis savybėmis nuo kitos ter-
modinamiškai pusiausviros tos pačios
medžiagos būsenos. Medžiagos fazės
pokytis vadinamas faziniu virsmu.
Fazinį virsmą sukelia fizikinių sąlygų
kitimas (temperatūros, slėgio,
elektrinio bei magnetinio laukų ir.
Pagal medžiagos fizikinių savybių
kitimo pobūdį faziniai virsmai skirstomi į dvi grupes: pirmosios rūšies ir antrosios rūšies.
Pirmosios rūšies fazinio virsmo metu išsiskiria arba sugeriamas tam tikras šilumos kiekis,
vadinamas fazinio virsmo šiluma, ir šuoliškai pakinta medžiagos tankis. Antrosios rūšies
fazinio virsmo metu šilumos išsiskyrimo bei sugerties nėra, o pakinta tik tie parametrai,
kurie priklauso nuo vidinės energijos bei kitų termodinaminių dydžių pirmųjų išvestinių,
pavyzdžiui, pakinta savitoji šiluma.

Eksperimento metodas. Fazinių virsmų tyrimas atliekamas matuojant kūnų vėsimą.
Metalas išlydomas tiglyje T, kaitinamame elektros krosnele K. Temperatūra matuojama
termoelementu ir registruojama savirašiu potenciometru. Vieno termoelemento jungtis
palaikoma pastovioje temperatūroje TA. Išsilydęs metalas katinamas viršijant antrosios
rūšies fazinio virsmo temperatūrą TF. Tyrimams gerai tinka litavimui naudojamas švino ir
alavo lydinys (40% Sn ir 60% Pb). Pašalinus krosnelę, išsilydęs metalas vėsinamas
kambario aplinkoje. Savirašiu milivoltmetru užrašome jo temperatūros priklausomybę
nuo laiko. Kristalizacijos metu temperatūra nekinta, todėl į aplinką atiduodama tiek
šilumos, kiek jos išsiskiria. Taigi, norint apskaičiuoti kristalizacijos (lydymosi) savitąją
šilumą iš kūno vėsimo kreivės, reikia žinoti šilumos atidavimo spartą kristalizacijos
temperatūroje ir kristalizacijos trukmę. Pagal Niutono vėsimo dėsnį, šilumos atidavimo
greitis proporcingas kūno ir aplinkos temperatūrų skirtumui. Kadangi kristalizacijos metu
temperatūra nekinta, tai jos pradžioje ir pabaigoje šilumos atidavimo greičiai vienodi.
Vėsimo greičius prieš pat fazinį virsmą ir tuoj po jo rasime nubrėžę vėsimo kreivės
liestines prie fazinio virsmo taško ir sudarę du stačiuosius trikampius su bendru statiniu
(41 pav.). Vėsimo greičiai proporcingi šių trikampių statinių santykiams.

Skaičiavimai.