Теоретические основы работы

Основной измеряемой величиной при проведении опыта является изменение температуры калориметра ΔТ в результате растворения соли. Измерение ΔТ производят при помощи термометра Бекмана. Особенностью термометра Бекмана является наличие в верхней части его дополнительного резервуара для ртути, с помощью которого можно менять количество ртути в нижнем резервуаре. Это позволяет расширять диапазон измеряемых температур. Шкала термометра Бекмана охватывает интервал температур в 5 К с ценой деления 0,01 К.

Константой калориметра называется количество теплоты, которую необходимо сообщить той части калориметрической установки, которая участвует в теплообмене, чтобы повысить ее температуру на один кельвин.

Константа калориметра рассчитывается по уравнению теплового баланса:

, (5)

где ΔН – молярная интегральная теплота растворения хлорида калия или хлорида аммония; = 18,828∙10⁶ Дж/кмоль; =15,6∙10⁶ Дж/кмоль; m₁ – масса залитой в калориметр воды, кг; m₂ – масса соли, кг; С₁ – удельная теплоемкость воды 4,18∙10³ Дж/(кг∙К); С₂− удельная теплоемкость соли, Дж/(кг∙К), взять из справочника; W – константа калориметра, Дж/К; ΔТ - изменение температуры в результате растворения соли, К; М – молярная масса соли, кг/кмоль.

Поскольку в процессе опыта имеет место теплообмен калориметра с окружающей средой, действительное изменение температуры опыта ΔТ определяют графически. Для этого на миллиметровой бумаге строят график в координатах температура (t, ⁰С) – время (τ, мин). Для эндотермического процесса получается кривая ABCD (рис. 2). Участок АВ называется начальным периодом, ВС – главным, СD – конечным. Точки В и С, соответствующие начальной и конечной температурам главного периода, наносят на ось ординат. Через середину отрезка В'С' проводят линию FG. Пересечение этой линии с кривой ВС дает точку К. Параллельно оси ординат через точку К проводят линию до пересечения с продолжениями линий АВ и CD. Отрезок MN будет равен определяемой величине ΔТ.

Приборы и материалы: калориметр, термометр Бекмана, мешалка, секундомер, аналитические весы, мерная колба, дистиллированная вода, соль КСl или NH₄Cl.

Порядок выполнения работы

1. Получить от преподавателя задание по величине навески соли (навеска задается в пределах 2 – 3,5 г).

2. Налить в калориметр 250 мл дистиллированной воды и опустить в нее термометр Бекмана так, чтобы ртутный резервуар находился полностью в воде. Термометр не должен касаться стенок и дна калориметра.

3. Перемешивая воду, в течение 10 мин записывать показания термометра Бекмана через одну минуту. За это же время приготовить навеску соли. Не прерывая отсчета времени, на 11 мин от начала опыта ввести навеску соли в калориметр и продолжить отсчет температуры во времени еще 5 мин после полного растворения соли.

4. Результаты опыта представить в следующей форме:

формула соли,

навеска соли (кг),

количество воды, взятой для растворения (кг).

Значения измеренной температуры записать в виде табл.1

Таблица 1

Замер	Время от начала опыта τ, мин	Температура t, ⁰С
. . . и т.д.

5. Построить на миллиметровой бумаге график, отложив на оси абсцисс время, а на оси ординат соответствующие показания термометра Бекмана.

6. По уравнению (5) рассчитать константу калориметра W.

Контрольные вопросы

1. Что изучает термохимия?

2. Основной закон термохимии.

3. Что называется калориметрией?

4. Что называется тепловым балансом?

5. Что называется константой калориметра?

6. Назначение термометра Бекмана. Устройство термометра Бекмана.

7. За счет чего изменяется температура раствора?

8. Чем отличается физический процесс от химического?

Работа 2