В данной задаче требуется оценка погрешностей. Величины, погрешности которых необходимо оценить, явно указаны в условии.
Перед вами располагаются тигли (фарфоровые чаши), выдерживающие высокую температуру. Внутри тиглей находятся приблизительно равные объемы сплавов олова и свинца в разных концентрациях. Массовая доля свинца в смеси (в процентах) указана на нижней поверхности тигля. В качестве нагревательного элемента в вашей работе вам предлагается использовать паяльник. Жало паяльника достигает температуры $350~^\circ \mathrm C$. Касание кожи жалом паяльника приводит к ожогу, а соприкосновение паяльника с поверхностью парты или оргалитовой подставкой может привести к пожару. Поэтому обязательно держите руки в перчатках в течение всего времени эксперимента и во время простоя паяльника устанавливайте его таким образом, чтобы жало не касалось поверхности стола. Если вы не планируете пользоваться паяльником длительное время, то отключите его от сети.
В этой части вам необходимо будет работать с тиглем с подписью «0». В нем находится чистое олово.
Включите паяльник в сеть, учтите, что время разогрева паяльника составляет $\sim 5$ мин. Возьмите термометр со снятым кожухом и убедитесь, что тефлоновая трубка закрывает один из подводящих контактов терморезистора на конце щупа. Также кончик трубки должен быть плотно натянут на корпус терморезистора во избежание замыкания подводящих проводов. Закрепите корпус термометра в лапке штатива так, чтобы терморезистор находился на уровне тигля. После того, как паяльник нагрелся, приложите жало паяльника к поверхности олова в тигле. Через некоторое время ($\sim 3$ мин) паяльник расплавит олово. Погрузите в жидкое олово терморезистор и продолжите нагрев. После того как паяльник нагреет олово до температуры выше $300~^\circ \mathrm C$ (термометр зашкалит), выньте паяльник из тигля. Приготовьте секундомер и запустите его, когда температура олова упадет до $300\,^\circ \mathrm C$.
5 По полученным данным рассчитайте отношение теплоемкостей тигля с жидким оловом к теплоемкости тигля с оловом в твердом состоянии. Также рассчитайте отношение теплоты отвердевания олова к теплоемкости тигля с твердым оловом. Оцените погрешности полученных значений. В расчетах предполагайте, что температура всех частей тигля и олова внутри одинакова.
Процессы плавления и отвердевания в смесях веществ протекают несколько необычным образом. В остывающей смеси веществ кроме процесса классического фазового перехода может наблюдаться и явление выпадения одного вещества в осадок с выделением тепла. Предположим, что смесь двух веществ (А и В) нагрета настолько, что оба вещества находятся в жидком состоянии. При понижении температуры взаимная растворимость веществ падает, то есть понижается предельная возможная концентрация одного вещества в другом. При некоторой температуре предельно возможная концентрация одного вещества (А) в другом (В) становится равной исходной концентрации вещества А в растворе. Дальнейшее понижение температуры смеси будет сопровождаться выпадением в осадок вещества (А).
Температура, при которой начался процесс выпадения в осадок одного из веществ называется температурой ликвидуса $T_л$. Температура ликвидуса зависит от концентрации веществ в смеси. При дальнейшем падении температуры, вещество \textbf{А} выпадает в осадок до тех пор, пока концентрации жидких компонентов в смеси не достигнут некоторого определенного соотношения. При таком соотношений концентраций компоненты образуют так называемую эвтектическую смесь. В такой смеси процесс кристаллизации происходит одновременно для обеих компонент. После прохождения этого фазового перехода смесь становится полностью твердой.
Температуру окончательного отвердевания называют температурой солидуса $T_с$.
4 Проведите аналогичные измерения для смеси с массовой долей свинца $40\%$, $60\%$ и $80\%$. Постройте на одном листе миллиметровой бумаги графики всех измеренных кривых остывания, обработанных тем же образом, что и в части 1. Запишите значения температур ликвидуса ($T_{л40}$, $T_{л60}$, $T_{л80}$) и солидуса ($T_{с40}$, $T_{с60}$, $T_{c80}$). Оцените погрешности полученных значений температур.
Зависимость предельной молярной растворимости $n$ одного компонента в другом от температуры раствора $T$ может быть описана с помощью закона Шредера–Ле Шателье:
$$ \ln(n)=\frac{\lambda_{\nu}}{R}(\frac{1}{T_{пл}}-\frac{1}{T}),\tag{1}$$
где $\lambda_{\nu}$ – молярная теплота плавления, выпадающего в осадок компонента, $T_{пл}$ — температура плавления этого компонента, $R$ – универсальная газовая постоянная.