2.4. Экспериментальная часть

Описание метода определения линии равновесия «жидкость-пар» в ТV–плоскости по исчезновению мениска.

Рис.2.3. Кривая равновесия «жидкость-пар» в ТV–плоскости

Сущность метода поясняет рис. 2.3. Имеется набор герметичных ампул с исследуемым веществом. Количества вещества в ампулах различные, однако во всех случаях средний удельный объем V_i таков, что при начальной температуре опыта вещество находится в двухфазном состоянии: в ампуле находятся в равновесии жидкость и пар, отделенные друг от друга резкой видимой границей, называемой мениском. Коэффициент теплового расширения материала, из которого сделаны ампулы, как правило, мал (обычно это кварц). Поэтому при изменении температуры объем ампул и, следовательно, средний удельный объем остаются практически постоянными (изохорический процесс). При нагреве, как видно из рис. 2.3 и исходя из правила рычага, количество жидкой фазы в ампулах, где средний удельный объем меньше критического удельного объема, будет увеличиваться – мениск будет двигаться вверх. В тех ампулах, где средний удельный объем меньше критического, будет увеличиваться количество газообразной фазы - мениск будет двигаться вниз. Удельный объем (заранее заданный) и температура, при которой мениск достигнет верха или низа ампулы, т.е. вещество перейдет в однофазное состояние, определяют координаты одной точки ( , ) на линии фазового равновесия в TV–плоскости. Если нанести эти точки на ТV–диаграмму и провести через них аппроксимирующую кривую, то мы восстановим линию равновесия «жидкость-пар». По координатам купола кривой определяются критическая температура и критический удельный объем.

2.5. Координаты критической точки Фреона-13

Критическая температура – 28,87⁰С.

Критическое давление - 39 1 атм.

Критическая плотность - 579 1 кг/м³

3. Оборудование

3.1. Активные клавиши

Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши:

W, S, A, D – для перемещения в пространстве;

F2, E – аналоги средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);

Ctrl – присесть;

F10 – выход из программы.

Рис. 3.1. Активные клавиши клавиатуры

Рис. 3.2. Функции манипулятора

Левая клавиша мыши (1) - при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.

Средняя клавиша (2) - при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится (прикрепляется).

Правая клавиша (3) - появляется курсор–указатель (при повторном - исчезает).

Примечание: При появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и стороны.

3.2. Оборудование, необходимое для проведения лабораторной работы

3.2.1. Описание установки

Экспериментальная установка для определения кривой равновесия «жидкость-пар» методом исчезновения мениска изображена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Экспериментальная установка для определения кривой равновесия «жидкость-пар» методом исчезновения мениска

Рис. 3.4. Ампула с испытуемым веществом

1 – ампула; 2 – пустое пространство (здесь, испаряясь, скапливается газ);

3 – мениск; 4 – исследуемое вещество (подкрашенный спирт)

Установка состоит из сосуда, помещенного в защитный кожух с прозрачными стенками, в котором подвешены ампулы с исследуемым веществом (Фреон-13). В сосуд подается из термостата вода определенной температуры. Температура воды меняется от комнатной до 29,5⁰С. При достижении температуры 29,5⁰С нагреватель термостата автоматически отключается.

Измерение температуры в сосуде осуществляется с помощью ртутного термометра с ценой деления шкалы 0,1⁰С.

Рис. 3.4. Экспериментальная установка

1 – ампулы с испытуемым веществом; 2 - окно для наблюдения за пробирками;

3 - панель управления термостатом