Методическое пособие к лабораторному практикуму по физической химии (Часть 1. Химическая термодинамика). Маршаков И.К - 23 стр.

UptoLike

23
Количество выделившегося тепла равно (закон Джоуля-Ленца ):
Q=I
2
R
н
t (Дж)
где I - сила тока в амперах, R
н
- сопротивление нагревателя в омах, t - время
прохождения тока в секундах. Теплоемкость калориметра равна
α
=
τ∆∆
=
=
tg
RI
t
RI
t
Q
С
н
2
н
2
кс
(Дж/К ).
Здесь t - изменение температуры в опыте . Следовательно, величина С
к c
вычисляется по наклону линии АВ, силе тока и сопротивлению нагревателя.
Этап 2. Определение теплоемкости вещества (на примере глицерина ).
На аналитических весах взвешивают корковую пробку и отдельно
специальную колбочку. Наполняют колбочку глицерином и снова взвешивают,
после чего надежно закупоривают пробкой. К горлышку колбы привязывают
нитку (1 м) и подвешивают в нагревательную печь таким образом, чтобы она
находилась на уровне шарика ртутного термометра. Включают нагревательную
систему печи, установив автотрансформатором напряжение 100-120 В . Регулируя
напряжение, добиваются температуры печи 100 °С. Это значение поддерживают
как можно точнее в течение 90 мин.
Внимание! Электрический нагреватель Н калориметра в этом опыте не
используется.
Затем:
1. Включают мешалку и записывают через каждые 30 с показания
термометра Бекмана
1
(которые могут изменяться за счет теплообмена с
окружающей средой и размешивания) в течение примерно 5 мин.
2. Не прекращая наблюдения за температурой, быстро вносят через нижнюю
крышку печи в сетку С калориметра колбочку. Крышку калориметра плотно
закрывают.
3. Записывают показания термометра Бекмана до тех пор, пока не
установится едва заметное изменение температуры (0.01 К /мин). Обычно это
достигается через 10-20 мин после внесения тела в калориметр .
4. Не выключая мешалки и не вынимая тела из калориметра, измеряют
температуру воды обычным термометром (температура в конце опыта t
к
).
5. Отключают приборы.
ОБОРУДОВАНИЕ И РЕАКТИВЫ
Калориметр ; печь-нагреватель исследуемого вещества; выпрямитель 6В -5А ;
амперметр на 5А; реостат; термометр Бекмана; два ртутных термометра (на 50 и
150 °С); колбочка на 25 мл с корковой пробкой; вещества (глицерин,
гранулированные металлы и др.); нитка.
1
Термометр по - прежнему настроен на нижнюю часть шкалы.
tg
AD(
секунды)
α=
                    tgα =
                            AD(се к унды)
                                                                                        23
     К о личе ство выде ливше го сяте пла равно (зак о н Д ж о уля-Л е нца):
                                             Q=I2Rн∆t (Д ж )
где I - сила то к а в ампе рах, Rн - со про тивле ние нагре вате ля в о мах, ∆t - вре мя
про хо ж де ниято к а в се к ундах. Т е пло е мк о стьк ало риме тра равна
                                     Q I2R н I2R н
                              Ск с = =           =        (Д ж /К ).
                                     ∆t ∆t ∆τ tgα
З де сь ∆t - изме не ние те мпе ратуры в о пыте . Сле до вате льно , ве личина Ск c
вычисляе тсяпо нак ло ну линии А В , силе то к а и со про тивле нию нагре вате ля.

      Этап 2. О п ред елени е теп лоемк ости вещ ества (на п ри мере гли ц ери на).
      На аналитиче ск их ве сах взве шиваю т к о рк о вую про б к у и о тде льно
спе циальную к о лб о чк у. Н апо лняю т к о лб о чк у глице рино м и сно ва взве шиваю т,
по сле че го наде ж но зак упо риваю т про б к о й. К го рлышк у к о лб ы привязываю т
нитк у (1 м) и по две шиваю т в нагре вате льную пе чьтак им о б разо м, что б ы о на
нахо диласьна уро вне шарик а ртутно го те рмо ме тра. В к лю чаю т нагре вате льную
систе му пе чи, устано вив авто трансфо рмато ро м напряж е ние 100-120 В . Ре гулируя
напряж е ние , до б иваю тся те мпе ратуры пе чи 100 °С. Э то значе ние по дде рж иваю т
к ак мо ж но то чне е в те че ние 90 мин.
      Вни м а ни е! Э ле к триче ск ий нагре вате льН к ало риме тра в это м о пыте не
испо льзуе тся.
      З ате м:
      1. В к лю чаю т ме шалк у и записываю т че ре з к аж дые 30 с по к азания
те рмо ме тра Бе к мана1 (к о то рые мо гут изме няться за сче т те пло о б ме на с
о к руж аю щ е й сре до й и разме шивания) в те че ние приме рно 5 мин.
      2. Н е пре к ращ ая наб лю де ния за те мпе ратуро й, б ыстро вно сятче ре з ниж ню ю
к рышк у пе чи в се тк у С к ало риме тра к о лб о чк у. К рышк у к ало риме тра пло тно
зак рываю т.
      3. З аписываю т по к азания те рмо ме тра Бе к мана до те х по р, по к а не
устано вится е два заме тно е изме не ние те мпе ратуры (0.01 К /мин). Об ычно это
до стигае тсяче ре з10-20 мин по сле вне се нияте ла в к ало риме тр.
      4. Н е вык лю чая ме шалк и и не вынимая те ла из к ало риме тра, изме ряю т
те мпе ратуру во ды о б ычным те рмо ме тро м (те мпе ратура в к о нце о пыта tк ).
      5. Отк лю чаю тприб о ры.

                                       О БО Р У Д О ВАН И Е И Р ЕАК ТИ ВЫ
     К ало риме тр; пе чь-нагре вате льиссле дуе мо го ве щ е ства; выпрямите ль6В -5А ;
ампе рме тр на 5А ; ре о стат; те рмо ме тр Бе к мана; два ртутных те рмо ме тра (на 50 и
150 °С); к о лб о чк а на 25 мл с к о рк о во й про б к о й; ве щ е ства (глице рин,
гранулиро ванные ме таллы и др.); нитк а.




1
    Т е рмо ме тр по -пре ж не му настро е н на ниж ню ю частьшк алы.