Визначення істинної зміни температури в калориметрі при термохімічному процесі.

Для вимірювання температури користуються термометром Бекмана. При роботі з калориметром спостерігаються часткові втрати тепла в навколишнє середовище, що викривляє вимірювану різницю температур початку і кінця процесу. Для визначення істинної зміни температури використовують графічний метод. Весь калориметричний процес поділяють на три періоди:

1. попередній період 5 хв;

2. головний період, що відповідає протіканню термохімічного досліду (розчиненню солі чи реакції нейтралізації);

3. заключний період — 5 хв.

Перемішуючи воду в калориметрі, спостерігають кожні 0,5 хв. за температурою, що змінюється в результаті обміну теплом з навколишнім середовищем. Коли встановлюється рівномірний хід температури, тобто коли зміни температури кожні 0,5 хв. стануть однаковими, починають записувати температуру через кожні 0,5 хв. із точністю до 0,005°С (попередній період). Виконують 10 відліків. На одинадцятому відліку починають розчинення солі чи іншу реакцію для вимірювання теплового ефекту, не виключаючи секундоміра і не перериваючи запису температури. Розмішують розчин і продовжують запис температури (головний період). Якщо температура змінюється дуже швидко, відлік можна робити з точністю до 0,1°С. По закінченні головногоперіоду, коли хід температури знову стане рівномірним (заключний період), роблять ще 10 відліків і дослід за­кінчують. Якщо відлік чергового показання термо­метра під час досліду не був зроблений, то слід підкреслити пропущений відлік і записати наступний на своє місце, під своїм порядковим номером. Інак­ше це скоротить плавний період і вплине на величи­ни виправлення.

Рис.1.2. Графічний метод визначення істинної зміни температури в калориметрі при термохімічному процесі.

За отриманими даними будують графік (рис.1.2) на міліметровому папері, відкладаючи по осі абсцис час t, а на осі ординат — температуру Т. На графіку 10см відповідає 1°С (при DТ>1⁰), а 5хв. — 5см. Після нанесення на графік усіх дос­ліджених даних при екзотермічному процесі вийде крива типу АВДЕ, де АВ — попередній період, ВД - головний, а ДЕ — заключний. Прямі АВ і ДЕ екстрапо­люють і час періоду ВД поділяють навпіл (точка С). З точки С опускають перпе­ндикуляр до перетину з обома продовженими прямими. Відрізок між точками К і F, виражений у градусах, покаже дійсну зміну температури DT, викликану процесом, з урахуванням виправлення на теплообмін.

 

Лабораторна робота №1

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОВОЇ СТАЛОЇ КАЛОРИМЕТРА

 

Завдання.

1. Визначити зміну температури в калориметрі в результаті розчинення певної наважки KCl.

2. Обчислити моляльну концентрацію розчину і за табличними даними визначити кількість теплоти, що виділилася.

3. Обчислити теплову сталу калориметра.

 

Виконання роботи. Ретельно розтерти в фарфоровій ступці 6 г калій хлориду. Зважити з точністю до 0,001г порожню пробірку з пробкою, висипати в неї наважку солі і знову зважити. По різниці обчислити наважку. Зважити в калориметричну склянку чи в посудину Дьюара 300 г дистильованої води (з точністю до 0,1 г). Зібрати калориметр, закрити його кришкою, вставити в неї пробірку так, щоб низ пробірки був покритий водою. В другий отвір опустити термометр Бекмана. Перед початком роботи перевірити настройку термометра, опустивши його в розчин у калориметрі. Кінець стовпчика ртуті повинен встановитися біля середини шкали. Записати показання термометра в попередньому періоді. Після десятого відліку висипати сіль у воду і зважити пробірку. При розчиненні солі температура падає, потім починає рівномірно зростати. Початок підвищення температури відповідає кінцю головного періоду. Визначити графічно DT і обчислити теплову сталу C_k за рівнянням (1.18). Інтегральна теплота розчинення калій хлориду (DН, кДж/моль) визначається за табличними даними (додаток табл.7), для цього заздалегідь розрахувати концентрацію розчину

(1.19)

g₁ – маса речовини (солі), г;

g₂ – маса розчинника, г;

М – молекулярна маса речовини, г/моль.

Результати вимірювань записати в табл. 1.1:

 

Таблиця 1.1