测定水的汽化热

测定水的汽化热

一、实验目的:

1.学习用混合量热法测定水的汽化热。L=3.335×105J/kg

2.了解一种粗略修正散热的方法。

二、实验仪器:

DM-T数字温度计、LH-1量热器、WL-1物理天平、蒸馏烧瓶、电炉、秒表、毛巾等

三、实验原理

在一定的外部压强下,液体总是在一定的温度下沸腾,在沸腾过程中,虽然对它继续加热,但液体的温度并不升高。可见,在把液体变成汽体时,要吸收热量。为此引进汽化热这个物理量,来表示在一定温度及压强下,单位质量的液体变成同温度的汽所需要的热量,即:

    反过来,当汽体重新凝结成液体时就会放出热量。所放出的热量跟等量的液体在同一条件下汽化时所吸收的热量相同。即:汽化热=凝结热

    由此,本实验通过测定出水蒸汽在常压条件下凝结热,从而根据上式,间接得到水在沸点时的汽化热。

蒸汽从发生器出来,经玻璃管进入量热器内筒中凝结成水,放出热量,使量热器内筒和水的温度由初温升到,设凝结成水的蒸汽质量为,蒸汽由℃变到℃的有个中间转化过程,那就是℃的水蒸气首先转化成℃的水,这时要放出热量,即凝结热;然后℃的水再与冷水混合,最终达到热平衡,平衡温度为℃,这时要放出热量

则总的放热量就是            

    设量热器和水的质量分别为,比热分别为则量热器、水所得到的热量(不考虑系统的对外散热):                     

式中由热平衡方程式            

则                       (1)

【散热修正】:上述讨论是假定量热器与外界无热量交换时的结论.实际上只要有温度的差异就必然要有热交换存在,因此必须考虑如何防止散热或对散热进行修正.

本实验中热量的散失主要是蒸汽通入盛有水的量热器中,混合过程中量热器向外散失的热量,由此造成混合前水的初温与混合后水的终温不易测准.为此,根据牛顿冷却定律来修正温度.

方法如下:在实验中作出水的温度-时间曲线,如图ABGCD所示,AB段表示混合前量热器及水的缓慢升温过程(由于其温度比室温低引起的);BC段表示混合过程;CD段表示混合后的冷却过程.过G点作与时间轴垂直的一条直线交ABCD的延长线于EF点,使面积BEG与面积CFG相等,这样,EF点对应的温度就是热交换进行无限快时的温度,即没有热量散失时混合前、后的初温1和终温. (隔10s或30s测一个点))

四、实验要求:

自拟实验步骤,设计数据记录表格,测定水的汽化热,并进行系统吸(散)热修正。

五、注意事项:

1.注意不要被蒸汽烫伤。

2.注意蒸汽发生器底部的玻璃管,上下升降时须小心谨慎,以免损坏。

3.量热杯晃动幅度要小,勿使液体溅出,否则严重影响实验结果。

【已知参数】:水的比热容c=4.186×103J/kg·℃,内筒(铁)的比热容为c1=0.448×103J/kg·℃

水的汽化热参考值L=2.2597×106J/kg

【数据表格】

测定水的汽化热实验数据表格

表格一 实验主表格

表格二 温度随时间变化数据表格

班级         序号       姓名            教师签字             日期        

 

 

 

 

 

 

【数据处理】计算水的汽化热L及其相对误差。

【思考题】

1. 实验开始时就将蒸汽导管通入量热器是否可以?为什么?

2.进入量热器中的水蒸汽混入一些水滴时,对实验有何影响?应该怎样进行修正?

 

第二篇:水的汽化热公式为

水的汽化热公式为:Q=CMT+Q*
C
为比热容[水的比热容为4.2×103J/KG℃),蒸气的比热容是2.1×103/千克·摄氏度,如果在蒸汽状态下温度升高,则吸热量下降为一半], M为质量T温度改变量Q水的汽化比潜热。水的汽化热公式中求Q值,只有M为未知量。这里汽化潜热是水在蒸发点温度,即由液态变为气态所吸收的热量。从下面的表里面可以看出(气柜压力为一个大气压+水柱压力=0.11MPa)表里面没有,可以从0.10-0.1

数值变化中找到一个近似值(汽化温度102.2,汽化潜热2250.7)。

半水煤气一般要经过用水洗涤除尘降温,理论上煤气中的水含量可按洗涤后的煤气温度下饱和蒸汽压和煤气的压力按道尔顿分压定律来计算,煤气中的水蒸汽是饱和的。现在知道了气柜的压力和温度,水按照饱和算,

查得50°C,水的饱和蒸汽压为1.233×104Pa

气柜的压力0.11Mpa,由分压定律得:1.233×104/0.11×1.01×105=0.111,由理想气体状态方程PV=nRT,已知压力:0.11×1.01×105体积:2000M3,温度:273+50RR=8.31J/(mol·K)

n=8267,假设一氧化碳30%,氧气0.3%,二氧化碳7.8%,氢气40%,氮气21.5%,剩余为水汽0.4%(假设),混合气体的摩尔质量为:19.5,则水汽的质量M为:0.111*8267*19.5=17894(克)。带入水的汽化热公式:Q=CMT+Q*,假如你认为气柜中的水汽始终是汽态的则Q*可认为是零。你自己算下吧。另外看这个数值的真实性是否和你估算值接近。

气柜的压力实际上含量比计算值还要稍高,因为煤气在洗涤过程中会产生水雾夹带半水煤气中的水分。

饱和水与饱和水蒸气热力性质表(按压力排列)

饱和水和饱和水蒸气热力性质表(按压力排列)
压力 /MPa 温度/汽化潜热 kJ/kg
0.001 6.9491 2484.1
0.002 17.5403 2459.1
0.003 24.1142 2443.6
0.004 28.9533 2432.2
0.005 32.8793 2422.8
0.006 36.1663 2415
0.007 38.9967 2408.3
0.008 41.5075 2402.3
0.009 43.7901 2396.8
0.01 45.7988 2392
0.015 53.9705 2372.3
0.02 60.065 2357.5
0.025 64.9726 2345.5
0.03 69.1041 2335.3
0.04 75.872 2318.5
0.05 81.3388 2304.8
0.06 85.9496 2293.1
0.07 89.9556 2282.8
0.08 93.5107 2273.6
0.09 96.7121 2265.3
0.1 99.634 2257.6
0.12 104.81 2243.9
0.14 109.318 2231.8
0.16 113.326 2220.9
0.18 116.941 2210.9
0.2 120.24 2201.7
0.25 127.444 2181.4
0.3 133.556 2163.7
0.35 138.891 2147.9
0.4 143.642 2133.6
0.5 151.867 2108.2
0.6 158.863 20##
0.7 164.983 20##
0.8 170.444 2047.7
0.9 175.389 2030.7
1 179.916 2014.8
1.1 184.1 999.9
1.2 187.995 985.7
1.3 191.644 972.1
1.4 195.078 959.1
1.5 198.327 946.6
1.6 201.41 934.6
1.7 204.346 923
1.8 207.151 911.7
1.9 209.838 900.7
2 212.417 890
2.2 217.289 1869.4
2.4 221.829 1849.8
2.6 226.085 1830.8
2.8 230.096 1812.6
3 233.893 1794.9
3.5 242.597 1752.9
4 250.394 1713.4
5 263.98 1639.5
6 275.625 1570.5
7 285.869 1504.8
8 295.048 1441.2
9 303.385 1378.9
10 311.037 1317.2
11 318.118 1255.7
12 324.715 1193.8
13 330.894 1131
14 336.707 1066.7
15 342.196 1000.2
16 347.396 930.8
17 352.334 857.1
18 357.034 777.4
19 361.514 688.9
20 365.789 585.9
21 369.868 452.4
22 373.752 71
22.064 373.99 0

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