Logo
Logo

M1a - Не перегрей

Разбалловка

A1  2.00 В $p,V$ координатах нарисуйте кривые процессов типа A$\to$B для двух температур: $T$ и $T+dT$. Выберите цикл, для которого можно использовать теорему Карно для получения соотношения между $dp_s = p_s(T+dT) - p_s(T)$ и $dT$. В ответ могут входить давление $p_s$, температура $T$, удельная теплота испарения $L$ молярная масса молекул $\mu$ и плотность жидкой фазы $\rho_\textbf{L}$.

1 Использования цикла Карно для бесконечно малой разности температур. Рисунок. 0.30
2 Использование теоремы Карно $dA=dQ\cdot \cfrac{dT}{T}$

0.30
3 Получено уравнение Клайперона-Клаузиуса $\cfrac{dP}{dT}=\cfrac{L}{T(\frac{1}{\rho_п}-\frac{1}{\rho_ж})}$ 0.40
4 Предположение, что величина $L$ не зависит от температуры $T$ 0.30
5 Предположение, что объемом жидкости $V_Ж$ по сравнению с объемом пара $V_п$ можно пренебречь 0.30
6 Получено уравнение $\cfrac{dP}{dT}=\cfrac{\mu LP}{RT^2}$ 0.40
A2  1.00 Найдите минимальное давления $p_\text{min}$, которое вакуумный насос позволяет достичь внутри вакуумной системы. Для воздуха, запертого внутри манометра, выполняется закон Бойля-Мариотта $pV=\text{const}$. Цилиндр в клапане иногда вылазит из пазов, поэтому убедитесь, что клапан в закрытом состоянии полностью закрывает поток воздуха.

1 Расчет давления для воздуха, запертого внутри манометра

0.50
2 Нахождение минимального давления $P_{min}<0.4$ атм, которое вакуумный насос позволяет достичь внутри вакуумной системы 0.50
A3  1.00 Как можно точнее измерьте значение температуры кипения IPA при атмосферном давлении.

1 Разумная идея нахождение более точной температуры кипения спирта при атмосферном давлении. 0.50
2 $t\in [83{,}0;\ 85{,}0]℃$ 0.50
A4  4.00 Измерьте зависимость $T$ от $p_s$ для не менее чем $10$ значений давления $p_s<p_0$.

Для этого воспользуйтесь следующей схемой измерений. При атмосферном давлении доведите IPA внутри колбы до такой температуры, чтобы она была заведомо больше температуры кипения при изучаемом давлении $p_s$. Затем с помощью клапана выставьте давление в системе равным $p_s$ и наблюдайте за падением температуры в колбе. Если температура вышла на плато и процесс кипения не запускается встряхиванием, то указанная температура и есть температура кипения.

1 Снятие зависимости $P_s(T)$ 10 × 0.30
2 Количество точек с давлением $P_s<0.5$ атм не менее 3-х 0.60
3 Количество точек с давлением $P_s>0.8$ атм не менее 2-х 0.40
A5  1.00 Постройте график зависимости $T$ от $p_s$ в таких координатах, чтобы он был линейным.

1 Идея линеаризации $\ln\left(\cfrac{P}{P_0}\right)$ от $\frac{1}{T}$ 0.20
2 Выбран разумный масштаб, оси подписаны и оцифрованы

3 × 0.20
3 Нанесены все экспериментальные точки из таблицы измерений

0.20
A6  1.00 С помощью графика из пункта А5 определите удельную теплоту испарения спирта $L$.

1 $L\in [40;\ 50]$ $\cfrac{кДж}{моль}$ 1.00
2 $L\in [35;\ 55]$ $\cfrac{кДж}{моль}$ 0.50