Опрацювання результатів

Калориметричний тепловий ефект розраховують за рівнянням:

(1.10)

де С_p-н– питома теплоємність розчину; m_р-н – маса розчину, W – стала калориметра або водяний еквівалент; t – зміна температури розчину в процесі розчинення.

Водяний еквівалент калориметра (W) являє собою теплоємність калориметричної системи, тобто кількість теплоти, необхідної для нагрівання або охолодження всіх частин калориметра на один градус:

(1.11)

де Σm – маса частин калориметра, що беруть участь в теплообміні; c_i – питома теплоємність кожної частини калориметра. Отже, водяний еквівалент можна визначити з (1.11) як суму добутків теплоємності кожної з частин калориметра на її мacy крім теплоємності розчину.

Сталу калориметра можна визначити за рівнянням (1.10), якщо ввести в калориметр відому кількість теплоти. Калориметричний тепловий ефект для солі KNO₃ (Q_KNO3 ) обчислюють за відомою інтегральною теплотою розчинення H= 35,6 кДж/моль. Калориметричний тепловий ефект для солі KNO₃ буде:

(1.12)

Підставивши отримане значення у формулу (1.10) визначають сталу (водяний еквівалент) калориметра за експериментально визначеним значенням ΔΤ_КNO3:

(1.13)

де c_p – питома теплоємність розчину, яка визначається за питомою теплоємністю води, оскільки розчин розбавлений (при 298 К вона становить 4,18 Дж/гК).

Лабораторна робота № 1.2

Визначення інтегральної теплоти розчинення

Невідомої солі

Порядок виконання роботи

1. Після визначення теплового ефекту розчинення солі KNO₃ (сталої калориметра) калориметр звільняють від розчину, корки висушують, пробірки витирають тампоном з фільтрувального паперу.

2. В пробірку вносять невідому сіль і зважуванням визначають її масу.

3. Збирають калориметричну установку (рис. 1.1) і, відповідно до п. 5, 6, 7 лабораторної роботи № 1.1 здійснюють процес розчинення невідомої солі, будують графік залежності t=f(), визначають стрибок температури Δt та розраховують калориметричний тепловий ефект за формулою (1.10).

Опрацювання результатів

1. Обчислюють питому теплоту розчинення невідомої солі (теплота розчинення 1 г), Дж/г:

(1.14)

де Q – калориметричний тепловий ефект; m_с – маса солі.

Перевіряють одержаний результат у викладача, порівнюючи з табличним значенням.

2. Знаючи назву солі і, відповідно, її молярну масу (М, г/моль)), визначають інтегральну теплоту розчинення цієї солі Н_р , кДж/моль

(1.15)

3. Знайдену інтегральну теплоту розчинення порівнюють з табличним значенням і обчислюють відносну похибку експерименту за формулами (1.16).

;або (1.16)

Питання для самоперевірки

1. Сформулюйте перший закон термодинаміки та наведіть його аналітичний вираз.

2. Дайте визначення внутрішньої енергії системи. Яка функція називається функцією стану?

3. Сформулюйте закон Гесса.

4. Що називається тепловим ефектом хімічної реакції?

5. В яких випадках застосовують закон Гесса для розрахунку теплових ефектів?

6. Які теплові ефекти виникають під час розчинення солі?

7. Що називається теплотою розчинення речовини?

8. Що розуміють під інтегральною і диференціальною теплотами розчинення речовини?

9. В чому суть калориметричного способу вимірювання теплового ефекту?

10. Що таке стала (водяний еквівалент) калориметра і як її визначають?

11. Чому для визначення t необхідно накреслити графік зміни температури з часом?