4. Laboratoriya ishi: Eritmalarni issiqlik sig'imini aniqlash Nazariy ma’lumotlar

4. Laboratoriya ishi: Eritmalarni issiqlik sig'imini aniqlash


Nazariy ma’lumotlar

Jismning issiqlik sig’imi deb, uning haroratini 1⁰ gradusga oshirish uchun kerak bo’lgan issiqlik miqdoriga aytiladi.

Moddaga nisbatan olingan issiqlik sig’imi solishtirma issiqlik sig’imi deyiladi. Solishtirma issiqlik sig’imi quyidagilarga bo’linadi:

1. 
   massaviy solishtirma issiqlik sig’imi, s kj/(m.k) – ya‘ni bu 1 kg jismni 1⁰ gradus qizitish uchun kerak bo’lgan issiqlik miqdori;
   
2. 
   Hajmiy solishtirma issiqlik sig’imi, С¹, kj/m³ k – ya‘ni bu 1m³ jismni 1⁰ gradusga qizitish uchun sarf bo’lgan issiqlik miqdori;
   
3. 
   Molyar solishtirma issiqlik sig’imi, μ_с kj/mol K – ya‘ni bu 1 – mol jismni 1⁰ gradusga qizitish uchun sarf bo’lgan issiqlik miqdori.
   

Ular orasida quyidagicha bog’liqlik bor:
bunda ρ_n – gazning normal sharoitdagi zichligi.


Gazlarning issiqlik sig’imi.
Gazning o’rtacha issiqlik sig’imi quyidagiga teng:
Jismning T temperaturadagi haqiqiy issiqlik sig’imi:
Sistemadagi jarayon o’zgarmas hajmda borganda issiqlik sig’imi izoxoroviy deyiladi va С_v bilan belgilanadi, o’zgarmas bosim ostida borganda esa izoboraviy deyiladi va C_p bilan belgilanadi.
C_p va C_v lar orasidagi bog’liqlik Mayer formulasi orqali ifodalanishi mumkin:

yoki

Shuningdek k – a diabit ko’rsatgich.


HAVONING IZOBARIK ISSIQLIK SIG'IMINI ANIQLASH

Ishning maqsadi: Havoning izobarik issiqlik sig'imini aniqlash bo’yicha talabalar malakasini oshirish.


4.1.Nazariy ma'lumotlar

Termodinamikaning differensial tenglamalari moddalarning kalorik, ya'ni issiqlik xolati (i, u, c_p, c_v) xususiyatlarini termodinamik parametrlar va moddalarning asosiy termodinamik xossalari termik kengayuvchanlik lari orqali ifodalash imkonini beradi.

Shunday qilib, real gazlarning kalorik xususiyatlarini to’g’ridan to’g’ri eksperimental aniqlash shart emas, chunki o’lchashlar anchagina xatoliklar bilan bog’liq. Asosiy differensial tenglamalar quyidagi ko’rinishga ega:
Entalpiya uchun

Issiqlik sig’imlari uchun

Shunday qilib, masalan, (2) tenglamada real gazning issiqlik sig’imi С_р qiymatni berilgan xaroratda va termik kengayuvchanlikni eksperimental qiymatlari berilgan bo’lsa С_р ni quyidagi formuladan aniqlash mumkin:

(1) va (3) tenglamalardan amaliy xisoblar uchun foydalanish mumkin, moddalarning asosiy termodinamik xossalarini eksperimental yul bilan yoqi ularning xolatlarini xisoblash mumkin bo’lgan tenglamalar orqali aniqlash mumkin. Real gazlarning eng sodda xolat tenglamasi bo’lib, Van – der Vals tenglamasi xisoblanadi:

Tenglama (5) molekulalarni oxirgi xajmini xisobga oluvchi tuzatma b ni va ularning o’zaro tortishish kuchlarini o’ziga oluvchi bosim а/v2 tuzatmasini nazarda to’tadi. Aloxida moddalar uchun doimiylar a va b ni kritik parametrlar orqali aniqlanishi mumkin.

Kritik bosim Р_кр va kritik xarorat Т_кр orqali quyidagi formulalar orqali aniqlanadi:

Gaz doimiysini esa quyidagi tenglamadan aniqlanadi.

Van–der–Vaals tenglamasining aniqligi yuqori emas, shuning uchun xozirgi paytda gazlar xolat tenglamasining nazariy asoslangan virial kurinishidagi zichlik r darajalari bo’yicha sikiluvchanlik koeffisienti Z katoriga yoyilgan yagona xolat tenglamasidan xam foydalaniladi.

Bunda: - ikkinchi, uchinchi, turtinchi va x.k. deb ataluvchi virial koeffisientlar.

Tenglamadagi xar bir virial koeffisientlarni gazning molekulyar xususiyatlari asosida aniqroq asoslash mumkin.
Ikkinchi virial koeffisient V ikki molekulaning o’zaro ta'siri natijasida ideal gazning xolat tenglamasidan ogishni xisobga oladi, uchinchi koeffisient esa uchta molekulani o’zaro ta'sirini xisobga oladi, va x.k.
Shunday qilib, virial xolat makroskopik eksperiment natijalarini tenglamasi molekulalarning o’zaro ta'siri nuqtai – nazaridan tushuntirib beradi. Real moddalarning termodinamik xossalarini o’rganishning eksperimental usullari xolat tenglamasining virial koeffisientlarini aniqlashga va o’rganilayotgan moddaning termodinamik xususiyatlarini xisoblashda keltiriladi. Virial koeffisientlarni tajribada aniqlash uchun bosim p, xarorat T va solishtirma xajmni v o’lchash lozim bo’ladi.
Entalpiya va Issiqlik sig’imi tajribada kalorimetr bilan aniqlanadi. O’rganilayotgan modda miqdori oldindan ma'lum kalorimetrik idishga joylashtiriladi. Bug’ va gazlarning issiqlik sig’imini aniqlash paytida oqizuvchi kalorimetrlardan foydalaniladi, chunki kalorimetr detallarini qizitishga sarflanayotgan Issiqlikni va issiqlik yo’qotishlarini moddaning kalorimetr orqali utayotgan miqdorini oshirish xisobiga anchagina kamaytirish mumkin.
Issiqlik sig’imini quyidagi ifodadan aniqlash mumkin:

Bunda Q – moddaga vaqt birligi ichida berilayotgan Issiqlik, J/s miqdori; M – moddaning massaviy sarfi (kg/sek); t₁, t₂ – tajribaning boshlang’ich va oxirgi xarorati °S.