Wyznaczanie ciepła właściwego soli KCl.

Celem doświadczenia jest wyznaczenie ciepła właściwego cieczy metodą porównawczą.. Cieczą wzorcową jest woda destylowana.

Aby obliczyć ciepło właściwe cieczy badanej, wyznaczamy dwukrotnie pojemność cieplną kalorymetru, napełnionego wodą lub napełnionego cieczą badaną o tej samej objętości.

Pojemność cieplną wyznaczamy elektrycznie, tzn. mierzymy przyrost temperatury cieczy w kalorymetrze spowodowany przepływem prądu o natężeniu I przez umieszczoną wewnątrz kalorymetru grzałkę o oporności R_g w czasie τ. Ciepło wydzielone podczas przepływu prądu jest równe iloczynowi pojemności cieplnej kalorymetru wraz z zawartą w nim cieczą razy przyrost temperatury kalorymetru

t_kalibracji=

masa termosu		236,18	g		masa termosu		235,01
masa termosu i wody		436,13	g		masa termosu i KCl		441,25
Pomiar	T (˚C)	czas(s)	masawody	199,95	Pomiar	T (˚C)	czas(s)
T1	25,994	0			T1	25,068	0
T2	25,994	30			T2	25,069	30
T3	25,994	60			T3	25,07	60
T4	25,994	90			T4	25,07	90
T5	25,994	120			T5	25,07	120
T6	25,994	150			T6	25,071	150
T7	25,994	180			T7	25,072	180
T8	25,995	210			T8	25,072	210
T9	25,995	240			T9	25,073	240
T10	25,996	270			T10	25,073	270
T11	25,996	300			T11	25,074	300
T12	25,996	330			T12	25,074	330
T13	25,996	360			T13	25,075	360
T14	25,997	390			T14	25,075	390
T15	25,997	420			T15	25,076	420
T16	25,997	450			T16	25,076	450
T17	25,998	480			T17	25,076	480
T18	25,998	510			T18	25,077	510
T19	25,999	540			T19	25,078	540
T20	25,999	570			T20	25,078	570
T21	26,198	600	tkalibracji=		T21	25,14	600
T22	26,317	630			T22	25,264	630
T23	26,4	660	3 minuty	3 minuty	T23	25,336	660
T24	26,52	690	32 sek	28,4 sek.	T24	25,448	690
T25	26,603	720			T25	25,548	720
T26	26,677	750			T26	25,642	750
T27	26,582	780			T27	25,665	780
T28	26,562	810			T28	25,665	810
T29	26,561	840			T29	25,667	840
T30	26,561	870				T30	25,668	870
T31	26,562	900			T31	25,668	900
T32	26,563	930			T32	25,669	930
T33	26,563	960			T33	25,669	960
T34	26,564	990			T34	25,669	990
T35	26,564	1020			T35	25,67	1020
T36	26,565	1050			T36	25,671	1050
T37	26,566	1080			T37	25,671	1080
T38	26,567	1110			T38	25,671	1110
T39	26,568	1140			T39	25,672	1140
T40	26,569	1170			T40	25,672	1170
T41	26,569	1200			T41	25,672	1200
T42	26,569	1230			T42	25,673	1230
T43	26,571	1260			T43	25,674	1260
T44	26,571	1290			T44	25,674	1290
T45	26,572	1320			T45	25,674	1320
T46	26,573	1350			T46	25,675	1350
T47	26,573	1380			T47	25,675	1380
T48	26,575	1410			T48	25,675	1410
T49	26,576	1440			T49	25,675	1440
T50	26,576	1470			T50	25,676	1470
T51	26,577	1500			T51	25,677	1500
T52	26,578	1530			T52	25,677	1530
T53	26,579	1560			T53	25,678	1560
T54	26,58	1590			T54	25,678	1590
T55	26,581	1620			T55	25,678	1620
T56	26,582	1650			T56	25,679	1650
T57	26,582	1680			T57	25,679	1680
T58	26,583	1710			T58	25,68	1710
T59	26,584	1740				T59	25,681	1740
T60	26,585	1770			T60	25,681	1770
T61	26,585	1800			T61	25,681	1800
T62	26,592	1830
T63	26,593	1860
T64	26,594	1890
T65	26,595	1920
T66	26,597	1950
T67	26,597	1980
T68	26,599	2010
T69	26,6	2040
T70	26,601	2070
T71	26,602	2100
T72	26,603	2130
T73	26,604	2160
T74	26,605	2190
T75	26,606	2220
T76	26,606	2250
T77	26,608	2280
T78	26,609	2310
T79	26,61	2340
T80	26,612	2370
T81	26,613	2400
T82	26,811	2430	tkalibracji=
T83	26,935	2460
T84	27,027	2490	3 minuty
T85	27,107	2520
T86	27,177	2550
T87	27,275	2580
T88	27,198	2610
T89	27,185	2640
T90	27,183	2670
T91	27,184	2700
T92	27,186	2730
T93	27,187	2760
T94	27,189	2790
T95	27,189	2820
T96	27,191	2850
T97	27,192	2880
T98	27,194	2910
T99	27,195	2940
T100	27,197	2970
T101	27,198	3000
T102	27,199	3030
T103	27,201	3060
T104	27,202	3090
T105	27,203	3120
T106	27,204	3150
T107	27,206	3180
T108	27,207	3210
T109	27,209	3240
T110	27,21	3270
T111	27,211	3300
T112	27,212	3330
T113	27,214	3360
T114	27,216	3390
T115	27,217	3420
T116	27,218	3450
T117	27,219	3480
T118	27,22	3510
T119	27,222	3540
T120	27,223	3570
T121	27,224	3600
T122	27,226	3630

I_w=0,1804 A I_c=0,1815 A

R_g=103,08 Ω R_g=103,51 Ω

τ_w=196 s τ_c=208,4 s

m_w=199,95 g m_c=206,24g

c_w= 4,1796 [J*g^-1*K^-1] (źródło: ,,Poradnik fizykochemiczny”, Warszawa 1974 r. str.168)

Obliczenia:

I) Na podstawie otrzymanych eksperymentalnie danych otrzymano dwa wykresy:

• Wykres zależności T=f(t) dla wody destylowanej wykres (1)

• Oraz wykres zależności T=f(t) dla badanej cieczy KCl wykres (2) (wykresy umieszczone zostały na końcu sprawozdania)

Na podstawie wykresów zostały odczytane wartości ∆T podczas kalibrowania kalorymeru wypełnionego wodą destylowana oraz NH₄NO₃:

• ∆T_w1=0,68 [K]

• ∆T_w2=0,652 [K]

• ∆T_c1= 0,605 [K]

II) Obliczanie pojemności cieplnej części stałych kalorymetru

Do obliczanie pojemności części stałych kalorymetru wykorzystano wzór:

K_k1=137,972,

K_k2= 179,7866

skąd uśredniona wartość K_k=158,8793 [J/K]

III)Obliczanie ciepła właściwego KCl:

Do obliczania ciepła właściwego zostały wykorzystane dwie zależności:

• a)
  

• b)
  

z wzorów tych po odpowiednich przekształceniach otrzymujemy wzór na ciepło właściwe badanej cieczy odpowiednio dla ∆T_c1=0,68[K] oraz dla ∆T_c2=0,652 [K] po czym z obydwu wartości wyciągamy średnią arytmetyczną :

c₁=5,317, [J*g^-1*deg^-1]

IV) Dane literaturowe dla KCl 1 mol/ 50 moli H₂O

Zgodnie z danymi ,,Poradnik fizykochemiczny”, Warszawa 1974 r. str. A 168 ciepło właściwe roztworu KCl wynosi gdy:

• na 50 moli H₂O przypada 1 mol soli to c_c= 3,7849[kJ/kg×K]

V)Błędy pomiarowe

Bezwzględny błąd pomiaru ciepła właściwego azotanu (V) amonu:

∆c_c=∆c_{c obl} - ∆c_{c lit}= 5,317- 3,7849 = 1,532 [kJ/kg×K]

Względny błąd pomiaru ciepła właściwego badanej cieczy:

Na błąd pomiaru wpływa:

- błąd odczytu temperatury,

- błąd pomiaru i odczytu czasu przepływu prądu przez grzałkę,

- błąd wyznaczenia oporności grzałki,

- błąd odczytu masy wody i cieczy badanej.

1

---