3. Лабораторная установка

В связи с невозможностью использования ртути в учебной лабораторной работе запланировано выполнение этой работы в виртуальном варианте на ЭВМ. При этом схема стенда и ход лабораторной работы остаются без изменений.

Установка (рис. 9) состоит из стеклянного мерного сосуда 4, помещаемого в металлический резервуар 8, пресса 7, манометра 6, термопары 5.

Мерный сосуд 4 – это толстостенный стеклянный цилиндр переменного сечения, оканчивающийся в верхней части капиллярной трубкой с запаянным концом; нижний конец цилиндра открыт.

Резервуар 8 представляет собой прочный металлический баллон, в верхней части которого с помощью фланцевого соединения прикрепляются крышка и прозрачный стеклянный колпак 2.

Мерный сосуд, предварительно заполненный точно измеренным количеством газообразного хладагента R13, помещается в вертикальном положении (открытым концом вниз) в резервуар, предварительно залитый ртутью, таким образом, чтобы открытый конец сосуда всегда находился ниже уровня ртути. Капиллярная трубка сосуда выводится наружу через уплотненное отверстие в крышке. Сборка прибора завершается установкой прозрачного колпака 2, герметично закрепляемого на резервуаре фланцевым соединением. После этого через пресс происходит заполнение машинным маслом верхней части резервуара и соединительных труб. Сам пресс также заполняется маслом (эти операции выполняются лаборантом до начала занятий).

Сжатие хладагента R13 осуществляется прессом. При увеличении давления на масло последнее вытесняет часть ртути в мерный сосуд. Ртуть, действуя как поршень, сжимает хладагент R13. Изменение высоты столба хладагента R13 в капиллярной трубе сосуда регистрируется с помощью шкалы 3, освещаемой специальной подсветкой. Через колпак 2, играющий роль термостата, циркулирует вода с постоянной температурой из термостата 1. Температура воды измеряется с помощью термопары 5, подключенной к цифровому милливольтметру. Таблица градуировки термопары имеется в лаборатории.

Рис. 9. Схема лабораторной установки:

1 – термостат; 2 – колпак; 3 – шкала; 4 – мерный сосуд; 5 – термопара; 6 – манометр; 7 – пресс; 8 – металлический резервуар

4. Выполнение работы

После изучения теоретического материала и детального ознакомления с установкой можно приступить к выполнению опыта, предварительно заготовив протокол наблюдений.

Выполнять опыт рекомендуется в такой последовательности:

 включить подсветку;

 перемещая поршень влево (ввинчивая винт пресса), производить наблюдение за процессом сжатия хладагента R13 в капилляре и измерение давления и объема в нем.

В результате опытов выявляется зависимость p = f (v) хладагента R13, находящегося в капилляре. Давление измеряется манометром. Изменение объема хладагента фиксируется по положению мениска ртути в капилляре. Первые измерения давления и объема производят при появлении ртутного мениска. Очевидно, что изменение объема хладагента в ходе опыта пропорционально изменению высоты его столба в капилляре.

При выполнении опыта изменять давление нужно очень медленно, записывая показания манометра и соответствующие им значения высоты столба хладагента R13.

При проведении опыта необходимо, кроме того, тщательно наблюдать за поведением хладона в капилляре при изменении давления, чтобы своевременно зафиксировать начало насыщения и соответствующие этому моменту параметры.

Как известно, для чистых веществ в течение всего периода конденсации (или кипения) при постоянной температуре, равной температуре насыщения, давление остается постоянным. По окончании процесса конденсации давление возрастает при почти неизменном объеме, так как жидкость практически несжимаема.

Давление следует повышать до 8 МПа (около 80 атм). После достижения заданного давления необходимо провести процесс расширения хладона и сделать соответствующие записи в журнале наблюдений.

ПРЕВЫШЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ 8 МПа НЕДОПУСТИМО, так как при этом может произойти разрушение капилляра.

Результаты наблюдений заносят в протокол наблюдений (табл. 9).

Таблица 9