Błażej Balwa Toruń dn. 22.XI.2004r.

Ćw. 26: „Wyznaczanie efektu cieplnego reakcji zobojętniania za pomocą

mikrokalorymetru różnicowego.”

1.Wstęp teoretyczny:

Do badania zmian ciepła przemian fizycznych i chemicznych odbywających się pod stałym ciśnieniem służą tzw. kalorymetry. Zazwyczaj składają się one z dwóch części: właściwego układu kalorymetrycznego, którego temperatura zmienia się w wyniku danego procesu, oraz płaszcza otaczającego układ. Zadaniem płaszcza jest zapobieganie wymianie cieplnej z otoczeniem lub umożliwienie dokładnego jego określenie. W skład układu kalorymetrycznego wchodzi zazwyczaj: ciecz kalorymetryczna, naczynko zawierające reagenty, mieszadło, termometr oraz naczynie kalorymetryczne (wszystkie części, które przejmują ciepło przemiany prowadzonej w kalorymetrze). Działanie kalorymetru oparte jest na tym, że efekt cieplny r-cji prowadzonej wewnątrz kalorymetru zostaje całkowicie przekazany układowi kalorymetrycznemu. Zachodzącą przy tym zmianę temperatury bada się za pomocą bardzo dokładnych termometrów. W tym celu stosuje się wygodne i tanie termometry Backmana. Za ich pomocą możemy zmierzyć jedynie zmianę temperatury (zwykle w graniach 5º ), a nie bezwzględne wartości temperatury. Najważniejszą cecha tych termometrów jest możliwość prowadzenia pomiarów zarówno w zakresach wysokich jak i niskich temperatur. Wzór na ciepło przekazane takiemu układowi ma postać:

,

gdzie:
.

Q - ciepło [J],

n_i - oznacza liczbę moli i-tej części składowej kalorymetru [jednostka bezwymiarowa],

c_p,i - oznacza ciepło molowe i-tej części składowej kalorymetru.[J/mol·K]

K - jest stałą kalorymetru - ilością ciepła potrzebną do zmiany ciepła kalorymetru o jednostkę - pojemnością

cieplną kalorymetru [J/K].

W celu obliczenia efektu cieplnego przemiany przeprowadzonej w kalorymetrze wystarcza więc znajomość stałej kalorymetru oraz przyrostu temperatury. Obliczanie K ze wzoru jest bardzo uciążliwe. Z tego powodu wartość stałej K oznacza się doświadczalnie przeprowadzając w kalorymetrze o dobrze znanym cieple, albo włączając na ściśle określony czas grzałkę i mierząc przyrost temperatury.

Bardzo charakterystyczna dla pomiarów kalorymetrycznych jest metoda kompensacyjna (różnicowa). W pomiarach wykonywanych tą metodą efekt cieplny badanej przemiany oznacz się bezpośrednio na podstawie określonej i równoważnej mu ilości ciepła doprowadzonego do przyrządu. W tym celu do pomiarów używa się dwóch identycznie wykonanych układów kalorymetrycznych umieszczonych we wspólnym płaszczu adiabatycznym lub izotermicznym (zależnie od kalorymetru oraz przemiany). W jednym z nich inicjuje się badaną przemianę, podczas gdy drugi ogrzewa prądem w ten sposób, by jego temperatura była w każdej chwili równa temperaturze pierwszego. Identyczność budowy oraz warunków, w jakich znajdują się oba układy podczas pomiaru, powoduje, że ich straty cieplne są takie same a ciepło wydzielone w skutek ogrzewania prądem jest równe ciepłu wydzielonemu w badanej przemianie. Wielkość tą można łatwo wyznaczyć mierząc ilość prądu doprowadzonego do kalorymetru podczas przemiany.

2.Literatura:

1) J.Cejnowa, M.Litowska, R.Nowakowski, J.Ostrowska-Czubenko -

„Podręcznik do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii fizycznej” str.18-20.

2) Praca zbiorowa „Chemia fizyczna” PWN str. 636-642.

3.Wykaz substancji wykorzystywanych w ćwiczeniu:

1) 17% - kwas octowy

R36/38 działa drażniąco na oczy i skórę

S: 23-26: Nie wdychać pary rozpylonej cieczy. Zanieczyszczone oczy przemyć natychmiast dużą ilością wody i zasięgnąć porady lekarza

2) Rozcieńczony r-r wodorotlenku sodu

R: 36/38: Działa drażniąco na oczy i skórę.

S: 26: Zanieczyszczone oczy przemyć natychmiast dużą ilością wody i zasięgnąć porady lekarza.

4.Oświadczenie:

Oświadczam, że zapoznałem się z kartami charakterystyk w/w substancji i znane mi są ich właściwości, sposoby bezpiecznego postępowania z nimi oraz zasady udzielania pierwszej pomocy w nagłych przypadkach.

…………………