22. HMOTNOSTNÉ SKUPENSKÉ TEPLO VARU VODY 

Fyzikálny princíp:
Pri zohrievaní kvapaliny sa časť dodaného tepla spotrebuje na zvyšovanie teploty kvapaliny (hmotnostné teplo), časť na vyparovanie (skupen­ské teplo vyparovania). Akonáhle dosiahne kvapalina teplotu varu, jej teplota sa už nezvyšuje. Všetko dodané teplo sa pri vare spotrebuje na premenu skupenstva. Hmotnostné skupenské teplo varu je množstvo tepla, ktoré je potrebné nato, aby sa 1 kg kvapaliny, zohriatej na teplotu varu, premenil na 1 kg pary tej istej teploty.

Cieľ:
Určiť hmotnostné skupenské teplo varu vody.

Pomôcky:
stojan s držiakom, plynový horák, stojan s azbestovou sieťkou, ná­doba na tvorbu pary, sklenené guličky, zachytávač vody, gumená hadička, termoska so zátkou z polystyrénu, voda, dve teplotné sondy, mikropočítač s prevodníkom a meracím panelom, program IP COACH

Príprava:
Teplotné sondy pripojíme k meraciemu panelu na kanály 1, 2, ktoré okalibrujeme na meranie teploty. Dobu merania nastavíme na 500s a zapneme meranie teploty v programe Multiskop. Zostavíme aparatúru podľa obr. 1. Zistíme hmotnosť termosky so zátkou, naplníme ju studenou vodou ochladenou o 8˚C pod teplotu vzduchu (aby sme nemuseli uvažovať tepelné straty spôsobené výmenou tepla s okolím) tak, aby siahala až po zátku a opäť odvážime. Rozdiel zistených hmotnosti je rovný hmotnosti vody. Do termosky ponoríme sondu pripojenú na kanál 1. Nádobu, ktorá je zásobníkom pary, uzavrieme voľne zátkou spojenou gumenou hadičkou so zachytávačom vody. Do zátky upevníme druhú sondu.

Realizácia:
Rukavicou držíme zachytávač pary vyššie zásobníka, aby voda, ktorá vznikne kondenzáciou pary v gumenej hadičke stekala naspäť do zásobníka. Keď zo zachytávača vychádzajú len pary, spustíme meranie a začneme privádzať vodnú paru do termosky. Vodu v termoske premiešavame. Keď vzrastie teplota o 15˚C, vytiahneme z termosky trubicu na prívod pary so zachytávačom, vodu pre­miešame a ukončíme meranie. Výsledky uložíme na disk. Odvážime termosku s vodou a zátkou. Prírastok hmotnosti oproti poslednému váženiu je rovný hmotnosti skondenzovanej pary.

Spracovanie:
Z grafu A zistíme teplotu vody v termoske pred začatím privádza­nia pary a výslednú teplotu. Z grafu B odčítame teplotu pary, ktorú porovnáme s teplotou varu prislúchajúcou aktuálnemu atmosferickému tlaku, vyhľadanou v tabuľkách. Skupenskú premenu pary na vodu uvedeným spôsobom popisuje rovnica L + Q₁ = Q₂ + Q_k (1), kde L je skupenské teplo varu vody, Q₁ je teplo odovzdané vodou, ktorá vznikla kondenzáciou pary, Q₂ je teplo, ktoré prijala voda a Q_k je teplo, ktoré absorbovala termoska. Vypočítame hmotnostné skupenské teplo varu vody, pre ktoré platí l=Lv/m_p, kde m_p je hmot­nosť skondenzovanej pary. Príklad priebehu teploty pri zohrievaní vody, v ktorej skondenzovala para je na obr.2.