3. Определение теплоты сгорания с помощью бомбы

Подготовка к проведению работы

Перед проведением работы студентам необходимо пройти инструк­таж: 1) по эксплуатации электрооборудования; 2) по работе с калориметрической бомбой как сосудом, работающим под давлением.

Студентам запрещается приступать к работе без руководителя работ и ответственного лица.

Перед нажатием кнопки «зажигание» в процессе работа всем, кроме одного экспериментатора, необходимо отойти на безопасное расстояние и находиться там не менее 20 с после нажатия кнопки. Ответственное лицо лаборатории производит основные электрические соединения и подготовку калориметра к опыту.

Студенты непосредственно проводят следующие работы: проверя­ют наличие необходимых данных по составу топлива, соответствие эффективной теплоемкости калориметра температуре окружающей сре­ды; определяют массы запальной проволочки (взять 10 образцов проволоки диаметром 0,1-0,15 мм длиной по 65 мм, взвесить на лабораторных весах с точностью ±0,0002 г и затем вычислить массу одной проволоки в граммах; с помощью специального пресса приготавли­вают 6 брикетов-образцов топлива массой 1,001-1,01 г (±0,0002 г).

Установить крышку 2 бомбы (рис. 3) в специальную подстав­ку. Поместить брикет в тигель, а тигель установить в кольцо держателя. Концы запальной проволочки закрепить на электроде так, чтобы прикрепленный к ней брикет провисал над тиглем, а прово­лока не касалась стенок тигля (рис. 3). Налить с помощью пипет­ки 1 мл дистиллированной воды в канавку крышки бомбы для образо­вания азотной и серной кислоты при горении топлива. Проверить (вместе с ответственным лицом) сопротивление цепи зажигания бом­бы. Сопротивление цепи зажигания должно быть в пределах от 0,9 до 1,1 Ом. Надеть на крышку бомбы резиновую прокладку 4 и косым срезом к ней металлическое кольцо 2. Вставить крышку в кор­пус 6 бомбы и завинтить рукой накидную гайку 3. Установить бомбу в переносную подставку. Сотрудник заполняет бомбу кислородом под давлением 2,94 МПа. Проверить уровень воды в калориметрическом сосуде. Его необходимо поддерживать таким, чтобы верхние части бомбы были полностью погружены в воду.

Рис. 3. Бомба калориметриче­ская:

1 – контргайка; 2 – кольцо металлическое; 3 – гайка накидная; 4 – прокладка резиновая; 5 – крышка; 6 – корпус; 7 – брикет; 8 – чашечка-тигель

Рис. 4. Пресс для брикетирования топлива:

1 – основание; 2 – матрица; 3 – игла; 4 – стойка; 5 – ручка; 6 – винт; 7 – направляющая; 8 – толкатель; 9 – пуансон; 10 – планка с пазом; 11 – планка откидная

Масса дистиллированной воды должна быть в пределах от 3000 до 3100 г, что обеспечит не­обходимое значение эффективной теплоемкости калориметрической системы С=15063 Дж/г. Температура воды в сосуде должна быть не более 297,5 К.

Установить бомбу в калориметре с помощью ответственного лица. Подсоединить к установке все необходимые электропровода и шланги, пустить охлаждающую воду через калориметр. Последовательно нажать на кнопки «сеть», «мешалки», «осветитель термометра», «вибратор». Зуммер должен быть хорошо слышен. Проверьте работу мешалки по вращению шкива.

Включить нагреватель калориметрического сосуда нажатием кнопки «нагреватель сосуда». При достижении температуры воды (24±0,2) °С выключить нагреватель кнопкой «нагреватель сосуда». Подождать 30 мин и снова включить нагреватель сосуда, чтобы вода окончатель­но приобрела температуру 297,9 К (24,9 °С)_. Этим обеспечивается постоянство температуры бомбы с погрешностью не более 0,1 К.

Для изготовления образцов-брикетов применяется специальный пресс (рис. 4), состоящий из 2 стоек с направляющей, в которой вращается винт. В паз на откидную планку устанавливается напол­ненная порошкообразным топливом матрица 2, в которую предварительно вставляется основание и игла 3 пуансона. Вращая рычаг пресса, добиваются плотных брикетов с впрессованной запальной проволокой. В зависимости от типа матрицы получается брикет определенного диаметра и массы с отверстием в центре. Необходимо изготовить 6 брикетов массой 1,001-1,01 г. После каждого брикетирования мат­рицу и пуансон необходимо протирать безворсовой салфеткой, а перед новым брикетированием промыть в этиловом спирте.

Последовательность проведения лабораторной работы

При проведении работы отсчет показаний изменения температуры воды в калориметрическом сосуде делается по трем периодам: на­чальному, главному и конечному. Снятие показаний проводится по звуковому сигналу черев 30 с.