Навчально-методичний посібник для студентів Інституту заочного та дистанційного навчання




Сторінка3/34
Дата конвертації06.06.2017
Розмір3,39 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   34

Лабораторна робота 1




Визначення сталої калориметра




Загальні теоретичні відомості


Хімічні реакції і фізико-хімічні процеси (наприклад, зміна агрегатного стану, розчинення і т.д.) відбуваються з виділенням або поглинанням теплоти. Для експериментального визначення теплових ефектів використовують спеціальні прибори, які називаються калориметрами. Схема найпростішого калориметра зображена на рис. 1. Він являє собою ємність з тепловою ізоляцією 5, в яку вміщується стакан для проведення експерименту 4. Стакан закривається кришкою 2 з отворами для термометра 1 та мішалки 3.






Рис.1. Схема калориметра

Рис. 2. Графічне визначення Т

Проводячи в калориметрі процес, тепловий ефект якого треба визначити, вимірюють зміну температури в калориметрі. Тепловий ефект процесу розраховують за формулою:

–Н = Ск. Т,

де Сктеплоємність калориметра; Т – зміна температури; позитив-ному значенню Т (збільшенню температури) відповідають екзотер-мічні процеси, тобто процеси, які супроводжуються зменшенням ентальпії Н.

Теплоємність калориметра Ск — це кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання всіх частин калориметра на один градус.

Теплоємність калориметра розраховується як сума теплоємностей окремих його частин або визначається експериментально за зміною температури в процесі з відомим тепловим ефектом.

Точна величина зміни температури в калориметрі під час проведення процесу визначається графічним методом, що дозволяє враховувати можливий теплообмін калориметра з довколишнім середовищем.

Калориметричні вимірювання проводять таким чином.

Підготувавши калориметр до роботи, починають перемішувати рідину в стакані і через рівні проміжки часу (30 с або 1 хв) роблять заміри температури до встановлення постійної температури або рівномірної (лінійної) ходи температури в часі. Ця частина досліду називається попереднім періодом, він триває близько 5 хв. Потім починають головний період калориметричного досліду (всипають сіль у воду або вливають у кислоту луг і т.п.), продовжуючи перемішування і вимірювання температури через ті самі проміжки часу. В головному періоді досліду температура швидко змінюється. Вимірювання температури продовжують протягом 5–6 хв до встанов-лення лінійної ходи температури (заключний період).

Використовуючи експериментальні дані, будують графік у координатах температура – час (рис. 2). Якщо дослід проведений правильно, то зміна температури у попередньому та заключному періодах зображується прямими лініями. Тривалість головного періоду визначається крайніми точками прямих (точка В і точка С). Зміна температури Т визначається шляхом екстраполяції прямих АВ і СD на вертикаль, проведену через середину головного періоду.

Для визначення змін температури в калориметрії слугує метастатичний термометр Бекмана. Він дозволяє вимірювати невеликі зміни температури (до 5–6С) з точністю до 0,002С. Термометр складається з основного і додаткового резервуарів ртуті, які з’єднані між собою капіляром. Особливістю цього термометра є те, що за допомогою додаткового резервуару можна змінювати кількість ртуті в основному резервуарі і, завдяки цьому, використовувати термометр для вимірювань у широкому інтервалі температур. Шкала термометра поділена на 5С (іноді на 6С), а кожний градус – на десяті і соті долі. Тисячні долі можуть бути приблизно відраховані при використанні лупи.

Перед використанням необхідно перевірити настройку термометра Бекмана. Для цього термометр вміщують в посудину з водою, яка має температуру рідини в калориметрі. Термометр підготовлений правильно для ендотермічного процесу, якщо ртуть в термометрі знаходиться між позначками 4–5С, оскільки буде спостерігатися зниження температури, і відповідно між позначками 0–2С для екзотермічного процесу, оскільки буде спостерігатися підвищення температури.

Якщо термометр встановлений невірно, його необхідно відрегулювати. Для цього потрібно з’єднати ртуть основного і додаткового резервуарів, нагріваючи основний резервуар (рукою або на водяній бані). Для того, щоб рівень ртуті знаходився у верхній частині шкали, слід додати ртуть з верхнього (додаткового резервуару). Для цього нижній (основний) резервуар охолоджують (наприклад, потоком водопровідної води) і ртуть з верхнього резервуару буде втягуватись у нижній.

Якщо необхідно, щоб рівень ртуті встановився у нижній частині шкали, основний резервуар слід помістити вище додаткового і трохи підігрівати (рукою або на водяній бані) ртуть в основному резервуарі. При цьому ртуть буде перетікати з нижнього резервуару у верхній.

Для припинення надходження ртуті з одного резервуару у другий слід розірвати стовпчик ртуті. Для цього термометр ставлять у вертикальне положення і різко вдаряють верхньою частиною термометра по великому пальцю лівої руки (обережно, щоб не розбити термометр). Після цього термометр знову вміщують у посудину з водою, що має температуру рідини у калориметрі, і перевіряють настройку.

Питання для домашньої підготовки

1. Основні поняття термохімії.

2. Основні закони термохімії.

3. Калориметричний метод визначення теплових ефектів.

4. Конструкція і принцип роботи калориметра.

5. Методи визначення теплоємності калориметра.

6. Графічний метод визначення Т.

7. Термометр Бекмана, його устрій і установка.


Мета роботи. Знайомство з принципом калориметричних вимірювань, набуття навичок користування калориметром і термометром Бекмана, визначення теплоємності калориметра.
Прилади і реактиви. Калориметр, термометр Бекмана, термометр, мішалка, терези технічні, ступка, мірний циліндр місткістю 500 мл та 25 мл, хлорид калію, вода дистильована.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   34


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка