Методическое пособие к лабораторному практикуму по физической химии (Часть 1. Химическая термодинамика). Маршаков И.К - 24 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

24
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Если бы не было теплообмена между калориметром и окружающей средой,
то изменение температуры определялось бы по разности температур до и после
опыта . Но в действительности теплообмен всегда наблюдается. Чтобы ввести
поправки на теплообмен, калориметрический опыт делят на три периода: 1)
начальный период, продолжающийся в нашем случае 5 мин; 2) главный период -
время, в течение которого в основном протекает исследуемый процесс; 3)
конечный период, продолжающийся еще около 10 минут. Истинную величину
изменения температуры в опыте определяют графически, по t, τ - кривой.
По полученным точкам строят t, τ - зависимость, как показано на рис.3,
выделяют на графике главный период и находят его середину (τ
1
).
•
ο
ο
ο
ο
ο
ο
ο
ο
ο ο
ο
ο
ο
ο
•
•
∆
t
Е
5
10
15
t, усл. град.
,
мин
3
2
2,5
1
А
I
В
С
F
D
II
III
Экстраполируя начальный и конечный участки кривой (АВ и СD) на
середину главного периода, находят изменение температуры: отрезок EF будет
равен ∆t. Среднюю удельную теплоемкость глицерина вычисляют по формуле :
)tt(Cm)tt(Cm)tt(CmtC
K22K11KKC
−
⋅
⋅
+
−
⋅
⋅
+
−
⋅
⋅
=
∆
где С
к c
- теплоемкость калориметра, ∆t - повышение температуры, вычисленное
по рис.3; m и C - масса и теплоемкость глицерина; m
1
и С
1
- то же для колбочки;
m
2
и С
2
- то же для пробки; t - исходная температура колбочки с глицерином
(около 20 °C); t
к
– температура калориметра в конце опыта . Учесть, что
C
1
= 0,80 Дж/г⋅K (теплоемкость стекла);
С
2
= 1.80 Дж/г⋅K (теплоемкость пробки).
В "Выводах к работе " необходимо указать следующее:
1. Какой тип калориметра использован в настоящей работе ? (См .
"Литература" - п.[1]).
2. Почему измеренное значение С
к c
не равно теплоемкости 1кг воды, залитой
в калориметр (
OH
2
C
= 4180 Дж/кг⋅K)?
3. О какой теплоемкости С идет речь - средней или истинной? Почему?
4. Сравните полученную величину С со справочным значением.
(См ."Литература" - п.[2]). Найдите относительную погрешность измерения (см.
Приложение).
Рис.3. Изменение
температуры в ходе
калориметрического
опыта : I - начальный
период; II - главный
период; III - конечный
период; τ
1
- середина
главного периода. 
                                                                                                                24
                                        О БР АБО ТК А Р ЕЗУ Л ЬТАТО В
       Е сли б ы не б ыло те пло о б ме на ме ж ду к ало риме тро м и о к руж аю щ е й сре до й,
то изме не ние те мпе ратуры о пре де ляло сьб ы по разно сти те мпе ратур до и по сле
о пыта. Н о в де йствите льно сти те пло о б ме н все гда наб лю дае тся. Что б ы вве сти
по правк и на те пло о б ме н, к ало риме триче ск ий о пыт де лят на три пе рио да: 1)
начальный пе рио д, про до лж аю щ ийся в наше м случае 5 мин; 2) главный пе рио д -
вре мя, в те че ние к о то ро го в о сно вно м про те к ае т иссле дуе мый про це сс; 3)
к о не чный пе рио д, про до лж аю щ ийся е щ е о к о ло 10 минут. И стинную ве личину
изме не нияте мпе ратуры в о пыте о пре де ляю тграфиче ск и, по t, τ - к риво й.
       По по луче нным то чк ам стро ят t, τ - зависимо сть       , к ак по к азано на рис.3,
выде ляю тна график е главный пе рио д и нахо дяте го се ре дину (τ1).


 t, усл. г ра д.                                                                  Рис.3. И зме не ние
                                                D                                 те мпе ратуры в хо де
                                   II οС ο ο ο ο ο ο                              к ало риме триче ск о го
   3                                •
                                  F                                               о пыта: I - начальный
                                    ο                                             пе рио д; II - главный
2,5                  I                         III
                                  ο ∆t
                                                                                  пе рио д; III - к о не чный
                             Вο                                                   пе рио д; τ1 - се ре дина
   2 ο Аο        ο   ο             •
                                    Е                                             главно го пе рио да.
                                   •
             5                     τ 1 10                   15 τ, ми н
      Э к страпо лируя начальный и к о не чный участк и к риво й (А В и СD) на
се ре дину главно го пе рио да, нахо дят изме не ние те мпе ратуры: о тре зо к EF б уде т
раве н ∆t. Сре дню ю уде льную те пло е мк о стьглице рина вычисляю тпо фо рмуле :
                     C KC ∆t = m ⋅ C ⋅ ( t − t K ) + m1 ⋅ C1 ⋅ ( t − t K ) + m 2 ⋅ C 2 ⋅ ( t − t K )
где Ск c - те пло е мк о стьк ало риме тра, ∆t - по выше ние те мпе ратуры, вычисле нно е
по рис.3; m и C - масса и те пло е мк о стьглице рина; m1 и С1 - то ж е для к о лб о чк и;
m2 и С2 - то ж е для про б к и; t - исхо дная те мпе ратура к о лб о чк и с глице рино м
(о к о ло 20 °C); tк – те мпе ратура к ало риме тра в к о нце о пыта. Уче сть, что
                                C1 = 0,80 Д ж /г⋅K (те пло е мк о стьсте к ла);
                                С2 = 1.80 Д ж /г⋅K (те пло е мк о стьпро б к и).
       В "В ыво дах к раб о те " не о б хо димо ук азатьсле дую щ е е :
       1. К ак о й тип к ало риме тра испо льзо ван в насто ящ е й раб о те ? (См.
"Л ите ратура" - п.[1]).
       2. По че му изме ре нно е значе ние Ск c не равно те пло е мк о сти 1к г во ды, залито й
в к ало риме тр ( C H O = 4180 Д ж /к г⋅K)?
                         2

       3. О к ак о й те пло е мк о сти Сиде тре чь- сре дне й или истинно й? По че му?
       4. Сравните по луче нную ве личину С со справо чным значе ние м.
(См."Л ите ратура" - п.[2]). Н айдите о тно сите льную по гре шно стьизме ре ния (см.
Прило ж е ние ).

Страницы