CZĘŚĆ TEORETYCZNA:

Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ciepła rozpuszczania tiosiarczanu sodu w ściśle określonej ilości wody (600 ml). Eksperyment przeprowadza się w naczyniu Dewara (termosie), który pełni rolę kalorymetru diatermicznego. 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 rozpuszczania tiosiarczanu sodu w wodzie.

Sposób wykonania doświadczenia: W naczyniu Dewara umieszczam odmierzoną ilość wody (600 ml). W uchwycie umieszczamy szklaną ampułkę Nr 1 ze znaną ilością kwasu siarkowego( 5,15 g). Przykręcamy mieszadełko, które spowoduje, że temperatura cieczy wszędzie będzie taka sama. Umieszczamy sondę pomiarową w przeznaczonym na nią miejscu. Po zmontowaniu całego urządzenia wykonujemy 10 pomiarów co 30 sekund. Następnie tłuczemy ampułkę tak, aby kwas siarkowy zmieszał się z wodą. Kolejne 10 pomiarów odczytujemy co 10 sekund, a następne 10 co 30 sekund. Zmiany rezystancji termistora zapisuje w tabeli. W drugiej części ćwiczenia przygotowuję ampułkę szklaną z odważonym Na₂S₂O₃ (4,80g) i robię dokładnie to samo co w przypadku ampułki z kwasem siarkowym

Część I

Oznaczanie pojemności cieplnej układu:

DANE:

• Waga ampułki Nr 1 pustej - 16,98g

• Waga ampułki Nr 1 z reagentem - 22,13g

• Masa - H₂SO₄ 22,13-16,98=5,15g

• Sonda niebieska -B=3820 [deg]

• R₂₅ = 15,13 [kΩ]

• Tabela rezystancji termistora R_T dla ampułki Nr1 oraz obliczonej temperatury środowiska.

Okres początkowy (co 30 sek)			Okres główny (co 10 sek)		Okres końcowy (co 30 sek)
Lp	[kΩ]	°C	[kΩ]	°C	[kΩ]	°C
1	22,46	16,08	23,67	14,94	23,79	14,83
2	22,46	16,08	23,76	14,85	23,77	14,84
3	22,46	16,08	23,77	14,84	23,77	14,84
4	22,46	16,08	23,79	14,83	23,77	14,84
5	22,45	16,09	23,79	14,83	23,77	14,84
6	22,45	16,09	23,79	14,83	23,76	14,85
7	22,45	16,09	23,80	14,82	23,76	14,85
8	22,44	16,10	23,80	14,82	23,75	14,86
9	22,44	16,10	23,81	14,81	23,75	14,86
10	22,44	16,10	23,81	14,81	23,74	14,87

Wykorzystując podane wartości stałych B i R₂₅ dla używanej sondy temperaturę środowiska obliczałam wg wzoru - T= B/(ln R_T - ln R₂₅ +B/ 298,15)-273,15

Przykładowo:

T=3820/ ( ln 22,46 - ln 15,13 +3820 / 298,15 )-273,15 = 16,08

Na podstawie zanotowanych wskazań rezystancji termistora R_T wykonuję wykres w układzie osi R_T = f(czas)

• Obliczam ilość moli wody:

1000 ml --- 55,5 mola wody

600 ml --- x

x = 33,3 mola wody

• Obliczam liczbę moli kwasu siarkowego

• Na 1 mol kwasu siarkowego przypada 640 moli wody. Znając molowe ciepła rozpuszczania kwasu w zależności od rozcieńczenia można określić ciepło jakie powstało w reakcji:

Q_rozp.≈ 76,80

• Wartość (Δt + ∑v) można wyznaczyć graficznie, ale tą sumę można wyliczyć z zależności:

(Δt + ∑v)= T_II - T_I

gdzie: T_I - końcowa temperatura okresu początkowego

T_II - początkowa temperatura okresu końcowego

(Δt + ∑v)= T_II - T_I = 23,79 - 22,44 = 1,35K

• Obliczam stałą pojemność cieplną kalorymetru ze wzoru:

Część II

Pomiar ciepła krzepnięcia pięciowodnego tiosiarczanu:

DANE:

Masa Na₂S₂O₃ * 5H₂O =4,80 g

• Tabela rezystancji termistora dla ampułki ze stopionym tiosiarczanem

Okres początkowy (co 30 sek)			Okres główny (co 10 sek)		Okres końcowy (co 30 sek)
Lp	[kΩ]	°C	[kΩ]	°C	[kΩ]	°C
1	21,80	-6,50	21,72	-6,43	21,40	-6,15
2	21,79	-6,49	21,68	-6,39	21,40	-6,15
3	21,79	-6,49	21,58	-6,31	21,40	-6,15
4	21,79	-6,49	21,45	-6,19	21,39	-6,14
5	21,78	-6,48	21,42	-6,17	21,39	-6,14
6	21,78	-6,48	21,41	-6,16	21,39	-6,14
7	21,77	-6,47	21,41	-6,16	21,38	-6,13
8	21,77	-6,47	21,40	-6,15	21,36	-6,12
9	21,77	-6,47	21,40	-6,15	21,36	-6,12
10	21,77	-6,47	21,39	-6,14	21,36	-6,12

• Wyznaczenie ciepła rozpuszczania tiosiarczanu sodu, Na₂S₂O₃ · 5H₂O

(Δt + ∑v)= 0,32K

q_tio =2,99 *0,32=0,97 kJ

• Obliczam liczbę moli tiosiarczanu:

Wnioski:

.................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. ..................................................................................................................

---