Лабораторная работа №4, страница 39 - гдз по химии 7 класс учебник Оспанова, Аухадиева

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Изучение процесса охлаждения салола

Химическая посуда и лабораторное оборудование: химический стакан на 10 мл, термометр или прибор Spark, секундомер, плитка/спиртовка, миллиметровая бумага.

Техника безопасности. Требуется соблюдение правил работы с нагревательными приборами.

Ход работы

Поместите в стакан 30 г салола (или парафина) и с помощью нагревательного прибора нагрейте его до жидкого состояния. Измеряйте температуру охлаждения салола каждую минуту до постоянной температуры.

Задание: постройте график зависимости температуры охлаждения (С) салола от времени (мин).

Дано:

Реактив: салол (фенилсалицилат)

Масса салола: $m = 30$ г

Перевод в систему СИ:

Масса: $m = 30 \cdot 10^{-3}$ кг $= 0.03$ кг

Найти:

Построить и проанализировать график зависимости температуры охлаждения салола от времени, $T(t)$.

Решение:

Данная лабораторная работа посвящена изучению процесса охлаждения и кристаллизации кристаллического вещества — салола. Ход работы предполагает нагревание салола до полного расплавления, а затем его естественное охлаждение с ежеминутным измерением температуры.

Поскольку мы не можем провести реальный эксперимент, мы смоделируем его результаты, основываясь на физических свойствах салола и общих законах термодинамики.

Процесс охлаждения салола можно разделить на три основных этапа:

1. Охлаждение жидкого салола. После прекращения нагрева жидкий салол начинает отдавать тепло окружающей среде. Его температура постепенно снижается. Скорость охлаждения зависит от разности температур между салолом и окружающей средой.

2. Кристаллизация салола. Салол, как кристаллическое вещество, имеет определенную температуру плавления (и кристаллизации), которая составляет примерно 41–43 o C. При достижении этой температуры начинается процесс перехода из жидкого состояния в твердое (кристаллизация). Во время этого процесса, несмотря на продолжающуюся потерю тепла, температура вещества остается постоянной. Это происходит потому, что выделяющаяся при кристаллизации энергия (удельная теплота кристаллизации, $Q = \lambda m$) компенсирует теплопотери.

3. Охлаждение твердого салола. После того как весь салол затвердеет, его температура снова начнет понижаться, пока не сравняется с температурой окружающей среды.

Для построения графика составим таблицу с предполагаемыми результатами измерений. Допустим, начальная температура расплавленного салола была 70 o C, а температура кристаллизации — 42 o C.

Построение графика:

Для построения графика на миллиметровой бумаге (или в программе для построения графиков) необходимо выполнить следующие шаги:

1. Нарисовать две перпендикулярные оси. Горизонтальную ось (ось абсцисс) обозначить как «Время, $\text{t}$ (мин)», а вертикальную (ось ординат) — «Температура, $\text{T}$ (o C)».

2. Выбрать удобный масштаб для обеих осей. Например, по оси времени 1 минута может соответствовать 1 см, а по оси температуры 5 o C могут соответствовать 1 см.

3. Нанести на координатную плоскость точки, соответствующие данным из таблицы.

4. Соединить точки плавной линией.

Полученный график будет иметь характерный вид:

• Участок 1 (0-5 мин): Кривая, идущая вниз. Это охлаждение жидкого салола.
• Участок 2 (5-8 мин): Горизонтальный участок (плато) на уровне $T = 42$ o C. Это процесс кристаллизации салола при постоянной температуре.
• Участок 3 (после 8 мин): Кривая, снова идущая вниз. Это охлаждение твердого салола.

Ответ:

В результате выполнения задания будет построен график зависимости температуры от времени для охлаждения салола. График будет состоять из трех участков: наклонного участка охлаждения жидкой фазы, горизонтального участка (плато), соответствующего процессу кристаллизации при постоянной температуре (около 42 o C), и последующего наклонного участка охлаждения твердой фазы до достижения температуры окружающей среды. Примерные данные для построения графика приведены в таблице выше.