Wyznaczanie ciepła właściwego roztworu 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

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
T1	24,416	0			T1
T2	24,417	30			T2
T3	24,42	60			T3
T4	24,422	90			T4
T5	24,424	120			T5
T6	24,427	150			T6
T7	24,429	180			T7
T8	24,432	210			T8
T9	24,434	240			T9
T10	24,436	270			T10
T11	24,438	300			T11
T12	24,441	330			T12
T13	24,444	360			T13
T14	24,446	390			T14
T15	24,449	420			T15
T16	24,452	450			T16
T17	24,454	480			T17
T18	24,456	510			T18
T19	24,458	540			T19
T20	24,461	570			T20
T21	24,503	600	tkalibracji=	tkalibracji=	T21
T22	24,621	630			T22
T23	24,743	660	3 minuty	3 minuty	T23
T24	24,864	690	3 sek	0sek.	T24
T25	25,104	720			T25
T26	25,188	750			T26
T27	25,191	780			T27
T28	25,19	810			T28
T29	25,188	840			T29
T30	25,187	870			T30
T31	25,187	900			T31
T32	25,187	930			T32
T33	25,187	960			T33
T34	25,187	990			T34
T35	25,187	1020			T35
T36	25,186	1050			T36
T37	25,186	1080			T37
T38	25,186	1110			T38
T39	25,187	1140			T39
T40	25,187	1170			T40
T41	25,187	1200			T41

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

R_g=98,81 Ω R_g=98,81 Ω

τ_w=183s τ_c=180 s

m_w=189,58 g m_c=198,87

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:

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

∆T_w1 = 0,691 [C ]

∆T_c1= 0,32 [C ]

Wyznaczanie ΔT ze wzoru Regnaulta-Pfaundlera

-wyznaczenia ΔT roztworu KCL

T’o = (24,416+ 24,458)/2 = 24,437 [oC]

T’n = (25,184 + 25,187)/2 = 25,1885 [oC]

vo = -(24,458–24,416)/20 = -0,0021

vn = -(25,187–25,184)/15 = -0,0002

n = 6

Ti=24,887+24,938+25,047+25,161+25,272+25,388+25,502+25,578=201,773

(vn – vo)/(T’n – T’o) = (-0,0001+0,0021)/( 25,1885 -24,437) = -0,000292747….

(To + Tn)/2 = (24,437 +25,1885)/2 = 24,81275

nT’o = 6*24,437 = 150,438

v = 6*(-0,0002) + (-0,0021)*( 201,773+24,437–150,438)=

=(-0,001)-0,0072314=-0,0000361574

ΔT = Tn – To + v

ΔT =25,1885 –24,437 +(-0,0000361574)

ΔT = 0,75146385~ 0,752 [C ]

-wyznaczenia ∆T_w1 dla wody destylowanej

T’o = (24,873 + 24,886)/2 = 24,88 [oC]

T’n = (25,191 + 25,187)/2 = 25,189 [oC]

vo = -(24,886–24,873)/20 = -0,0007

vn = -(25,187–25,191)/15 = -0,001533

n = 6

Ti=24,887+25,14+25,264+25,336+25,448+25,548+25,642=177,456

(vn – vo)/(T’n – T’o) = (-0,0007+0,001533)/( 25,189 -24,88) = 0,0026957929

(To + Tn)/2 = (24,88 +25,189)/2 = 25,0345

nT’o = 6*24,88 = 149,28

v = 10*(-0,00025) +(-0,00361005)*( 177,456+25,189–149,28)=

=(-0,002695)-0,482429031=-0,00120607

ΔT = Tn – To + v

ΔT =25,189 –24,88 +(-0,0026957929)

∆T_w1 = 0,30631 ~0,892 [C ]

II) Obliczanie pojemności cieplnej części stałych kalorymetru

Do obliczanie pojemności części stałych kalorymetru wykorzystano wzór:

K_k1=137,972 [J/K]

K_k2= 179,7866 [J/K]

skąd uśredniona wartość K_k=158,4398 [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=0,772[K] oraz dla ∆T_c2=0,648 [K] po czym z obydwu wartości wyciągamy średnią arytmetyczną :

c₁=4,5371 [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= 4,1796[kJ/kg×K]

V)Błędy pomiarowe

Bezwzględny błąd pomiaru ciepła właściwego KCl:

∆c_c=∆c_{c obl} - ∆c_{c lit}= 4,5371– 4,1796 = -0,3575 [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.