Что такое постоянная калориметра

Калориметр

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Чтобы найти изменение энтальпии на моль вещества A в реакции между двумя веществами A и B, вещества отдельно добавляются в калориметр и отмечаются начальная и конечная температуры (до начала реакции и после ее завершения). Умножение изменения температуры на массу и удельную теплоемкость веществ дает значение энергии, выделяемой или поглощаемой во время реакции. Разделение изменения энергии на количество присутствующих молей A дает изменение энтальпии реакции.

СОДЕРЖАНИЕ

История [ править ]

Адиабатические калориметры [ править ]

Адиабатический калориметр калориметр использовал для изучения неконтролируемой реакции. Поскольку калориметр работает в адиабатической среде, любое тепло, выделяемое исследуемым образцом материала, вызывает повышение температуры образца, тем самым подпитывая реакцию.

Калориметры реакции [ править ]

Калориметр теплового потока [ править ]

Рубашка охлаждения / нагрева регулирует либо температуру процесса, либо температуру рубашки. Тепло измеряется путем отслеживания разницы температур между теплоносителем и технологической жидкостью. Кроме того, для получения правильного значения необходимо определить объемы заполнения (т.е. смачиваемую площадь), удельную теплоемкость и коэффициент теплопередачи. С помощью калориметра этого типа можно проводить реакции при кипячении с обратным холодильником, хотя он очень менее точен.

Калориметр теплового баланса [ править ]

Рубашка охлаждения / нагрева контролирует температуру процесса. Тепло измеряется путем отслеживания тепла, полученного или потерянного теплоносителем.

Компенсация мощности [ править ]

Компенсация мощности использует нагреватель, расположенный внутри емкости для поддержания постоянной температуры. Энергия, подаваемая в этот нагреватель, может изменяться по мере необходимости, и калориметрический сигнал выводится исключительно из этой электрической мощности.

Постоянный поток [ править ]

Калориметрия постоянного потока (или COFLUX, как ее часто называют) выводится из калориметрии теплового баланса и использует специальные механизмы управления для поддержания постоянного теплового потока (или потока) через стенку сосуда.

Калориметры бомбы [ править ]

По сути, бомбовый калориметр состоит из небольшой чашки, содержащей образец, кислорода, бомбы из нержавеющей стали, воды, мешалки, термометра, емкости Дьюара или изолирующего контейнера (для предотвращения теплового потока от калориметра в окружающую среду) и цепи зажигания. подключен к бомбе. При использовании в бомбе нержавеющей стали реакция будет происходить без изменения объема.

Поскольку нет теплообмена между калориметром и окружающей средой (Q = 0) (адиабатический), работа не выполняется (W = 0)

Таким образом, полное изменение внутренней энергии

Δ E общее знак равно Q + W знак равно 0 <\ displaystyle \ Delta E _ <\ text > = Q + W = 0> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Кроме того, общее изменение внутренней энергии

где теплоемкость бомбы C v <\displaystyle C_> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

C v ( calorimeter ) = m water ⋅ C v ( water ) + m steel ⋅ C v ( steel ) <\displaystyle C_>)>=m_<\text>\cdot C_>)>+m_<\text>\cdot C_>)>> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраm water <\displaystyle m_<\text>> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраи можно измерить; m steel <\displaystyle m_<\text>> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраC v ( water ) = 1 cal g − 1 K − 1 <\displaystyle C_>)>=1<\text< cal g>>^<-1><\text>^<-1>> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраC v ( steel ) = 0.1 cal g − 1 K − 1 <\displaystyle C_>)>=0.1<\text< cal g>>^<-1><\text>^<-1>> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

В лаборатории определяется, прогоняя состав с известной теплотой сгорания: C v <\displaystyle C_> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраC v = H c Δ T <\displaystyle C_= \over \Delta T>> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Обычными соединениями являются бензойная кислота ( ) или п-метилбензойная кислота ( ). H c = 6318 cal/g <\displaystyle H_=6318<\text< cal/g>>> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраH c = 6957 cal/g <\displaystyle H_=6957<\text< cal/g>>> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Температура ( T ) записывается каждую минуту и Δ T = T final − T initial <\displaystyle \Delta T=T_<\text>-T_<\text>> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Для калибровки бомбы взвешивается небольшое количество (

1 г) бензойной кислоты или п-метилбензойной кислоты. Длина никелевой плавкой проволоки (

10 см) взвешивается как до, так и после процесса горения. Масса сгоревшего провода предохранителя Δ m = m before − m after <\displaystyle \Delta m=m_<\text>-m_<\text>> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Горение образца (бензойной кислоты) внутри бомбы

Δ H c = Δ H c ( benzoic acid ) × m benzoic acid + Δ H c ( Ni fuse wire ) × Δ m Ni fuse wire <\displaystyle \Delta H_=\Delta H_>)>\times m_<\ce >+\Delta H_>)>\times \Delta m_<\ce >> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраΔ H c = C v ⋅ Δ T → C v = Δ H c Δ T <\displaystyle \Delta H_=C_\cdot \Delta T\ \rightarrow C_= <\Delta H_\over \Delta T>> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Сжигание негорючих веществ [ править ]

Более высокое давление и концентрация O 2 в системе бомбы могут сделать некоторые соединения, которые обычно не воспламеняются, воспламеняются. Некоторые вещества не сгорают полностью, что затрудняет расчеты, поскольку необходимо учитывать оставшуюся массу, что значительно увеличивает возможную ошибку и ставит под угрозу данные.

При работе с негорючими компаундами (которые могут не сгорать полностью) одним из решений может быть смешивание компаунда с некоторыми легковоспламеняющимися составами с известной теплотой сгорания и изготовление поддона из смеси. Если известна величина бомбы, теплота сгорания горючего соединения ( C FC ), проволоки ( C W ) и массы ( m FC и m W ), а также изменение температуры (Δ T ), тепловыделение сжигания менее горючего соединения ( C LFC ) можно рассчитать с помощью: C v <\displaystyle C_> Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Калориметры типа Кальве [ править ]

Обнаружение основано на трехмерном датчике флюксметра. Элемент флюксметра состоит из кольца, состоящего из нескольких последовательно включенных термопар. Соответствующая термобатарея с высокой теплопроводностью окружает экспериментальное пространство внутри калориметрического блока. Радиальное расположение термобатарей гарантирует почти полную интеграцию тепла. Это подтверждается расчетом коэффициента эффективности, который показывает, что среднее значение 94% +/- 1% тепла передается через датчик во всем диапазоне температур калориметра типа Кальве. В этой установке чувствительность калориметра не зависит от тигля, типа продувочного газа или расхода. Основным преимуществом установки является увеличение размера экспериментального сосуда и, как следствие, размера образца,без влияния на точность калориметрических измерений.

Калибровка калориметрических детекторов является ключевым параметром и требует очень тщательного выполнения. Для калориметров типа Кальве была разработана специальная калибровка, так называемый эффект Джоуля или электрическая калибровка, чтобы преодолеть все проблемы, возникающие при калибровке со стандартными материалами. Основные преимущества этого типа калибровки:

Примером калориметра типа Кальве является калориметр C80 (реакционный, изотермический и сканирующий калориметр). [7]

Адиабатические и изопериболические калориметры [ править ]

Измерение тепла с помощью простого калориметра, такого как калориметр для кофейной чашки, является примером калориметрии постоянного давления, поскольку давление (атмосферное давление) остается постоянным во время процесса. Калориметрия постоянного давления используется для определения изменений энтальпии, происходящих в растворе. В этих условиях изменение энтальпии равно теплоте.

Дифференциальный сканирующий калориметр [ править ]

В тепловом потоке ДСК обе сковороды располагаются на небольшой пластине материала с известным (откалиброванным) тепловым сопротивлением K. Температура калориметра линейно повышается со временем (сканируется), т. Е. Скорость нагрева

остается постоянным. На этот раз линейность требует хорошей конструкции и хорошего (компьютеризированного) контроля температуры. Конечно, также возможны контролируемое охлаждение и изотермические эксперименты.

Δ T = K d q d t = K C p β <\displaystyle \Delta T=K=KC_

\,\beta > Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Обратите внимание, что эта формула (эквивалентная закону теплового потока Ньютона ) аналогична закону электрического потока Ома и намного старше его :

Когда образец внезапно поглощает тепло (например, когда образец плавится), сигнал отреагирует и покажет пик.

Это дает ряд преимуществ. Это облегчает прямое измерение теплоемкости за одно измерение даже в (квази) изотермических условиях. Он позволяет одновременно измерять тепловые эффекты, которые реагируют на изменение скорости нагрева (реверсивное) и не реагируют на изменение скорости нагрева (нереверсивное). Это позволяет оптимизировать как чувствительность, так и разрешение в одном тесте, обеспечивая медленную среднюю скорость нагрева (оптимизация разрешения) и быстро меняющуюся скорость нагрева (оптимизация чувствительности). [8]

Калориметр для изотермического титрования [ править ]

В калориметре для изотермического титрования теплота реакции используется для отслеживания эксперимента по титрованию. Это позволяет определять среднюю точку ( стехиометрию ) (N) реакции, а также ее энтальпию (дельта H), энтропию (дельта S) и, что имеет первостепенное значение, аффинность связывания (Ka).

Источник

Практикум по модулю «Химия»

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

Уральский федеральный университет им. первого Президента России

Институт естественных наук

Кафедра физической химии

практикум по модулю «Химия»

(специальность «Нанотехнология и микросистемная техника»)

ЧАСТЬ 1. Термохимия.

Екатеринбург 2011 г

Оглавление.

1.1. Краткая теория. 3

1.2 Экспериментальная часть. 6

1.2.2. Определение постоянной калориметра. 10

1.3. Лабораторная работа 1. Определение теплоты растворения металлического магния Mg в растворе соляной кислоты HCl. 12

Справочная информация. 19

1. Термохимия.

1.1. Краткая теория.

В процессе химических превращений происходит изменение энергии системы, обусловленное тем, что значения внутренней энергии продуктов и исходных реагентов различны. В результате реакции выделяется или поглощается тепло и совершается работа. Раздел термодинамики, экспериментально изучающий тепловые эффекты в ходе химических реакций, называется термохимией.

В соответствии с первым законом термодинамики изменение внутренней энергии термодинамической системы запишется

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра. (1.1)

Здесь Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра— выделяемая (поглощаемая) теплота Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра— механическая работа расширения; Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра— все другие виды работ; знак ± указывает, что выбор знака работы (исключая механическую) условен и берется по договоренности.

Если реакция протекает при постоянном объеме и при этом не совершается механической, электрической и других видов работы, то при Т = const можно записать:

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра(1.2)

Если реакция протекает при постоянном давлении и совершается только работа расширения, а все другие виды работ отсутствуют, то изменение энтальпии в ходе реакции будет равна теплоте:

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра. (1.3)

Смысл соотношений (1.2) и (1.3) состоит в том, что теплота реакции, поглощаемая (выделяемая) при постоянном объеме или давлении, становится термодинамической функцией состояния, и поэтому не зависит от пути процесса. Данная закономерность была открыта Г. Гессом и носит его имя. Закон Гесса гласит: тепловые эффекты химических реакций, проводимых в условиях V=const, либо P=const, не зависят от пути процесса и определяются только природой и состоянием исходных веществ и продуктов реакции.

Из закона Гесса вытекает очень важное для химии следствие: энтальпия (теплота) реакции Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраравна сумме энтальпий (теплот) образования продуктов реакции Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраза вычетом суммы энтальпий (теплот) образования исходных веществ Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра:

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра, (1.4)

Поскольку энтальпия является функцией состояния, то нет необходимости знать (табулировать) значения теплот всех возможных реакций; достаточно иметь сведения об энтальпиях лишь минимума реакций, из которых можно получить все остальные. Подобный минимум представляет собой стандартные энтальпии образования соединений из простых веществ и/или сгорания соединений. Эти величины табулируются в различных термодинамических справочниках.

Стандартная энтальпия образования Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра теплота, выделяемая (поглощаемая) при образовании 1 моля вещества из простых веществ, его составляющих, находящихся в стандартных состояниях.

Стандартная энтальпия сгорания Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра(сг) теплота, поглощаемая (выделяемая) при полном сгорании 1 моля вещества в атмосфере кислорода при 1 атм (продуктами реакции сгорания обычно являются СО2, Н2О(ж), N2 и др.).

Стандартная энтальпия реакции Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра(р) теплота, поглощаемая (выделяемая) в стандартных условиях при взаимодействии определенного числа молей реагентов, задаваемого уравнением реакции. Кроме теплот реакций термохимия занимается изучением теплот различных процессов, например, фазовых переходов, растворения и т. п.

Теплота растворения твердого кристаллического вещества в жидком растворителе определяется в основном суммой двух величин: теплоты разрушения кристаллической решетки и теплоты сольватации ионов (атомов или молекул) растворяемого вещества молекулами растворителя. Алгебраическая сумма тепловых эффектов этих двух процессов дает теплоту (изменение энтальпии) процесса растворения соли. Значения теплот растворения зависят от концентрации соли в растворе и от того были ли смешиваемые компоненты в начале взяты в чистом виде. Теплота, сопровождающая процесс изотермического растворения одного моля вещества в таком количестве растворителя, чтобы образовался раствор с определенной концентрацией, называется интегральной теплотой растворения Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра. Интегральная теплота растворения зависит от концентрации полученного раствора, поэтому для данного вещества можно получить ряд значений , относящихся к определенным концентрациям, например, долевым Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра, Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраЧто такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра=n2/(n1+n2) (см. рис.1.1). Значение называют первой интегральной теплотой растворения; она равна тепловому эффекту при растворении одного моля вещества в бесконечно большом количестве растворителя.

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраЧто такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Рис.1.1. Зависимость интегральной теплоты растворения от концентрации раствора.

Теплота растворения моля вещества (условно принятого вторым компонентом) в бесконечно большом количестве раствора некоторой постоянной концентрации называется дифференциальной или парциальной теплотой растворения . Этому определению соответствует соотношение:

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра(1.5)

Аналогичная величина для растворителя (первого компонента) – теплота растворения моля растворителя в большом количестве раствора постоянной концентрации называют дифференциальной или парциальной теплотой разбавления .

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра(1.6)

Интегральная теплота растворения может быть получена из дифференциальных (парциальных) теплот:

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра(1.7)

1.2 Экспериментальная часть.

1.2.1. Аппаратура

Значения тепловых эффектов (энтальпий) различных химических и фазовых превращений определяют обычно путем прямых измерений в калориметрах. Различают два основных типа калориметров: изотермические и неизотермические. К первому типу относятся калориметры, в которых во время опыта температура не меняется, например, при определении теплоты фазового перехода первого рода: плавление, сублимация и испарение. В этих калориметрах во время опыта температура не меняется, так как вся теплота, сообщаемая калориметру, идет на изменение агрегатного состояния вещества, которое является в этом случае главной частью калориметрической системы.

Калориметры второго типа характеризуются изменением температуры во время опыта, причем часть теплоты, подлежащей измерению, расходуется на теплообмен с окружающей средой. Теплообмен искажает истинные результаты опыта. Он должен быть учтен, либо устранен. В соответствии с этим различают калориметры:

a) адиабатические, в которых температура оболочки поддерживается равной температуре калориметра, что исключает теплообмен с окружающей средой;

c) калориметры с изотермической оболочкой, позволяющие точно учитывать поправку на теплообмен.

В настоящем лабораторном практикуме используют калориметр последнего типа, так называемый калориметр Нернста (рис.1.2). Этот вариант калориметра, несмотря на простоту устройства, позволяет получать при аккуратной работе хорошо воспроизводимые результаты.

Калориметр состоит из двух основных частей: калориметрической системы и оболочки. Калориметрической системой называется совокупность тех частей калориметра, между которыми должна распределяться вся теплота, подлежащая измерению. В описываемом ниже калориметре калориметрическая система включает: калориметрическую жидкость (например, воду, раствор кислоты или соли); калориметрический стакан, мешалку, термометр и другие приборы, помещенные в калориметрическую жидкость.

Калориметрический стакан (1) помещен в термоизоляционный корпус (2), представляющий адиабатическую оболочку. Для уменьшения потерь теплоты термоизоляционный корпус (2) закрывают крышкой из теплоизолирующего материала (3), в которую через отверстия вставлены мешалка (4), термометр сопротивления (5), пробирка с исследуемым веществом и нагреваМешалка необходима для быстрого приведения всех частей калориметра в тепловое равновесие.

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраЧто такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Рис.1.2. Калориметрическая установка

Уравнение теплового баланса калориметрического опыта можно записать в соответствие с ур.(1.3) в виде:

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра, (1.8)

Следовательно, калориметрический опыт сводится к измерению двух величин: DT и постоянной калориметра Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра.

Сопротивление терморезистора Rt измеряют с помощью моста постоянного тока, принципиальная схема которого приведена на рис.1.3.

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраЧто такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Рис.1.3. Принципиальная электрическая схема измерения сопротивления терморезистора Rt.

Компенсация сопротивления терморезистора (вольтметр V показывает отсутствие сигнала) достигается при условии Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра, с помощью переменного сопротивления Rпер. Сигнал измеряемый вольтметром пропорционален изменению термосопротивления Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра, которое, в свою очередь пропорционально DТ. Следовательно, DR (или DU) представляет собой изменение температуры, измеренное в условных единицах, т. е. Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра. Зависимость Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраавтоматически выводится на компьютер, который пересчитывает Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметрав Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраи выводит на экран график Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра.

1.2.2. Определение постоянной калориметра.

Постоянную калориметра можно оценить как сумму теплоемкостей составных частей, участвующих в теплообмене:

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра(1.9)

Поскольку Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраи Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраточно учесть практически невозможно, постоянную калориметра определяют экспериментально. Для этого к системе подводят точно известное количество теплоты и измеряют соответствующее повышение температуры калориметра. Источником теплоты может служить процесс с известным тепловым эффектом, например, растворение хлорида калия или электрический ток, пропускаемый через нагреварис.1.2).

По первому способу тепловую постоянную калориметра определяют по известному значению энтальпии DHKCl растворения хлорида калия KCl. Для учета теплообмена и определения истинного изменения температуры весь калориметрический опыт делится на три периода (см. рис.1.4): начальный период (выход калориметрической системы на стационарный режим); главный период (протекание изучаемого процесса); заключительный период (выход калориметрической системы на стационарный режим после скачка температуры в главном периоде).

Истинное изменение температуры DT во время калориметрического опыта (с учетом поправки на теплообмен) определяют графически следующим образом (см. рис.1.4). Если в предварительном и заключительном периодах установился стационарный теплообмен, то на графике каждому из этих периодов отвечает прямая линия, наклон которой по отношению к оси абсцисс зависит от скорости теплообмена. Для нахождения изменения температуры Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраво время главного периода в калориметрическом опыте точки а (начало) и в (конец главного периода) проектируют на ось ординат, находят середину отрезка ас и проводят линию kp параллельно оси абсцисс. Через точку р проводят вертикаль. Экстраполируют линейные участки (пунктирные линии на графике) до пересечения с вертикалью в точках e и f, Отрезок ef соответствует изменению температуры Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметрав калориметрическом опыте.

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметраЧто такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Рис.1.4. Изменение температуры во время калориметрического опыта.

Из рис.1.4 видно, что точность определения DТ зависит от продолжительности главного периода. Поэтому для получения удовлетворительных результатов на калориметрах данного типа время главного периода не должно превышать 2-4 мин.

По известным значениям навески хлорида калия gKCl и мольной интегральной теплоты растворения DHtKCl определяют тепловую постоянную калориметра Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра.

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра(1.10)

Для повышения точности, определение Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметрапроизводят повторно: вводят новую навеску соли в тот же раствор или проводят опыт с новой порцией воды.

Второй способ определения тепловой постоянной калориметра заключается в том, что в калориметрическую систему вводят точно известное количество теплоты путем пропускания электрического тока через нагревасм. рис.1.2). В цепь нагревателя включен источник питания, амперметр для измерения силы тока I, параллельно включен вольтметр для измерения напряжения U на зажимах нагревателя. Постоянную калориметра Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметрарассчитывают из соотношения:

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра, (1.11)

В настоящей работе постоянная калориметра cK определяется по энтальпии растворения хлорида калия.

1.3. Лабораторная работа 1. Определение теплоты растворения металлического магния Mg в растворе соляной кислоты HCl.

Цель работы: Определение теплоты растворения металлического магния Mg в растворе соляной кислоты HCl.

Приборы и реактивы

1. Калориметрическая система (модули «Термостат» и «Универсальный контроллер» учебно-лабораторного комплекса «Химия»),

2. Mg металлический g@0.025г.,

4. Раствор HCl 1 N 100мл.

1. Включить контроллер и запустить программу управления – elsms2.exe.

2. В появившемся окне инициализации («Добро пожаловать в УЛК») необходимо выбрать вариант работы – «Работа с контроллером» (см. рис. 1.5.) и войти в программу управления путём нажатия кнопки «Вход».

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Рис.1.3. Окно инициализации программы управления.

3. Далее попадаем в окно управления программой. Включаем термодатчик (1-й или 2-й измерительный каналы) и активируем контроллер.

4. При проведении эксперимента измеряется температура, поэтому нужно установить в соответствующем окне интервал измерений и число измерений (см. рис. 1.6).

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Рис.1.6. Окно параметров эксперимента.

5. Так как измерение проводится при перемешивании, необходимо установить интенсивность перемешивания (рекомендуется – 3) и включить мешалку кнопкой «Мешалка»

6. В ходе проведения работы необходимо провести два опыта, поэтому для каждого эксперимента необходимо указывать, например, массу навески (тогда в правом верхнем углу графика будет указана масса навески). Для этого в группе элементов «Дополнительный параметр» необходимо выбрать пункт «Общий» и в поле «Значение» указать массу навески. Размерность указывается поле «Размерность».

7. Определение постоянной калориметра. Для этого стакан, в который налито 70-100 мл 1 N раствора соляной кислоты, установить в калориметр и закрыть крышкой с укреплённым в ней датчиком температуры. В отверстие крышки вставить специальную пробирку, в которую предварительно насыпано 1 г измельчённой соли KCl. Измерение начинают включением кнопки «Измерение» (см. рис. 1.6). При этом появится окно состояния измерения – «Обмен данными с контроллером» рис. 1.7.

8. Предварительный период опыта сводится к выходу калориметрической системы на стационарный режим. По истечении 1-2 мин равномерного хода температуры засыпают взвешенную соль KCl в калориметр.

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Рис.1.7. Окно «Обмен данными с контроллером»

9. Главный период. Растворение соли сопровождается скачкообразным изменением температуры.

10. Заключительный период. После полного растворения соли необходимо дождаться установления плавного и равномерного хода температуры в течение 3-5 мин и остановить измерение путём нажатия кнопки «СТОП» (см. рис. 1.7). При этом экспериментальные данные автоматически запоминаются и установка переходит в режим управления.

11. Для проведения дальнейших измерений необходимо взвесить в пробирке около 0.025 г металлического магния. Укрепить пробирку с магнием в крышке калориметра.

12. Нажать кнопку «Текущее состояние» и выполнить работу согласно пунктов 4-10.

13. Обработка результатов эксперимента. После проведения всех экспериментов получены первичные данные зависимости температуры от времени, хранящиеся в памяти. Для построения графиков необходимо перейти на экран «Графики» (см. рис. 1.8, 1.9). Добавление графика осуществляется нажатием кнопки [«Зелёный плюс»]. В специальном окне, в котором определяется соответствие между координатами графика и данными, полученными на измерительных каналах, необходимо выбрать для оси абсцисс (X) «Время», а для оси ординат (Y) – требуемый канал (в нашем случае – «1. Термодатчик»).

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Рис.1.8. Окно выбора соответствия между координатами графика и данными.

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Рис.1.9. Окно «Графики»

Остальные графики строятся аналогично. В дальнейшем переключение между графиками осуществляется клавишами « » в правой части управляющей палитры. Там же отображается и номер эксперимента. Величина навески отображается в правом верхнем углу графика.

14. Необходимые линии для определения ΔT проводят следующим образом. Нажать кнопку «Прямая линия», подвести курсор к соответствующей точке графика и, нажав один раз левую клавишу мышки, установить начальную точку прямой (см. рис. 1.10), затем провести прямую по точкам. Зафиксировать линию нужно повторным нажатием кнопки (для отмены – нажать правой клавишей мыши). Для измерения ΔT, вначале убираем «галочку» в поле «Измерения на суммарный график», а затем проводим вертикальную линию до пересечения с линиями предварительного и заключительного периодов. Для этого нажимаем кнопку «Линейка», устанавливаем курсор на одной из линий и проводим вертикальную прямую. В секторе «Результат» «dY» появится значение ΔT.

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

Рис.1.10. Окно «Графики» при измерении температурного скачка

Примечание: Изменить масштаб графика можно с помощью кнопок, расположенных в левом верхнем углу окна. Проведённые линии можно убрать, используя соответствующие режимы. В режиме «Прямая линия» подвести курсор к линии и нажать правую кнопку мыши.

15. Полученные графики могут быть распечатаны на принтере с сохранением выбранного масштаба и элементов оформления. Для этого необходимо перейти в окно «Отчёт» и выбрать требуемые для печати графики, рис. 1.11.

Что такое постоянная калориметра. Смотреть фото Что такое постоянная калориметра. Смотреть картинку Что такое постоянная калориметра. Картинка про Что такое постоянная калориметра. Фото Что такое постоянная калориметра

16. Используя измеренные величины температурных скачков ΔT, рассчитать постоянную калориметра и мольную теплоту растворения магния по ур. (1.10). Полученный результат необходимо сравнить со справочным значением и оценить относительную погрешность измерения.

Результаты лабораторной работы необходимо оформить в виде отчёта в формате Microsoft Word и распечатать. Отчёт должен содержать краткое изложение теоретических основ, хода работы и полученных результатов.

Справочная информация.

Интегральная теплота растворения KCl при 25 С.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *