ĆWICZENIE Nr 12

WYZNACZANIE CIEPŁA ZOBOJĘTNIANIA

1. WSTĘP TEORETYCZNY

• Entalpia - to funkcja stanu wyrażona równaniem

H = U + pV

• Ciepło - q, jest jednym ze sposobów przeniesienia energii między układem a otoczeniem

• Ciepło molowe - ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 mola substancji o 1 stopie

• Praca - W, innym sposobem wymiany energii między układem a otoczeniem, wyróżniamy pracę objętościową i nieobjętościową

• Energia wewnętrzna - U, całkowita ilość energii układzie, jest energii kinetycznej i potencjalnej

• Ciepło rozpuszczania - (Q_n), ilość ciepła wydzielana lub pochłonięta podczas rozpuszczania 1 mola substancji w n molach rozpuszczalnika

a) I zasada termodynamiki

Zmiana energii wewnętrznej układu jest skutkiem wymiany ciepła i/lub pracy z otoczeniem

∆U = q - W

Gdy jest praca objętościowa

∆U = q - _v1∫^v2 pdV

Za pomocą entalpii

∆H = q + _p1∫^p2 Vdp

b) Prawo Hessa

W szczególnych przypadkach ciepło q staje się funkcją stanu. Jest tak w przemianie izochorycznej (V = const), gdzie q_v = ∆U oraz w przemianie izobarycznej (p = const), gdzie q_p = ∆H. Ze stwierdzenia tego wynika prawo Hessa:

„Ilość ciepła wydzielonego lub pochłoniętego przez układ reagujący zależy jedynie od substratów i od produktów reakcji, nie zaś od sposobu prowadzenia procesu. Efekt cieplny zależy jedynie od stanu początkowego i końcowego układu, nie zaś od drogi, na jakiej odbywała się przemiana.

c) Prawo Kirchhoffa

Ciepło reakcji zależy od temperatury, w której reakcja zachodzi. Dla ciepła pod stałym ciśnieniem, czyli dla zmiany entalpii reakcji ∆H, prawo to zapisujemy w postaci równania:

∆H_T2 = ∆H_T1 + _T1∫^T2 ∆c_pdT

gdzie: ∆H_T1 i ∆H_T2 - zmiany entalpii reakcji odpowiednio w temperaturach T₁ i T₂ oraz

∆c_p - różnica pomiędzy ciepłami molowymi produktów i substratów z uwzględnieniem ich współczynników stechiometrycznych, v: ∆c_p = ∑v∆c_p + ∑v∆c_p

^{produkty substraty}

d) Kalorymetr

Ćwiczenie wykonywane będzie za pomocą kalorymetru. Urządzenie to służy do pomiaru ilości ciepła wydzielanego lub pobieranego podczas przemian fizykochemicznych. Najczęściej stosowane kalorymetry składają się z izolowanego cieplnie naczynia napełnionego wodą, zaopatrzonego w termometr i mieszadło. Wymianę cieplną w kalorymetrze można opisać równaniem:

q = K · ∆T

2. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ciepła zobojętniania Eksperyment przeprowadza się w naczyniu Dewara (termosie), który pełni rolę kalorymetru. Ćwiczenie obejmuje następujące etapy, które należy przeprowadzić w tym samym kalorymetrze:

1. Wyznaczenie pojemności cieplnej kalorymetru (kalibracja) w oparciu o ciepło

rozpuszczania kwasu siarkowego w wodzie.

2. Wyznaczenie ciepła towarzyszącego procesowi rozpuszczania kwasu siarkowego

w wodzie zawierającej nadmiar stechiometryczny wodorotlenku sodu.

---