Tabela z odczytanymi przeze mnie rezystancjami (i przeliczoną z rezystancji temperaturą) oraz czasem:
Rezystancja: |
Temperatura: |
Czas: |
31,49 |
7,6560 |
0 |
31,54 |
7,6232 |
0,5 |
31,58 |
7,5970 |
1 |
31,61 |
7,5774 |
1,5 |
31,63 |
7,5643 |
2 |
31,66 |
7,5447 |
2,5 |
31,70 |
7,5186 |
3 |
31,73 |
7,4991 |
3,5 |
29,95 |
8,8965 |
4 |
30,17 |
8,5441 |
4,5 |
30,49 |
8,3248 |
5 |
30,67 |
8,2026 |
5,5 |
30,92 |
8,0342 |
6 |
Wartości w tabeli tej dotyczą rozcieńczania H2SO4 przy pomocy H2O.
Rezystancja: |
Temperatura: |
Czas: |
40,3 |
2,6470 |
0 |
40,3 |
2,6470 |
0,5 |
40,3 |
2,6470 |
1 |
40,3 |
2,6470 |
1,5 |
40,3 |
2,6470 |
2 |
40,3 |
2,6470 |
2,5 |
40,3 |
2,6470 |
3 |
40,2 |
2,6965 |
3,5 |
40,2 |
2,6965 |
4 |
40,2 |
2,6965 |
4,5 |
40,7 |
2,4013 |
5 |
40,5 |
2,5483 |
5,5 |
40,3 |
2,6370 |
6 |
40,2 |
2,6965 |
6,5 |
40,0 |
2,7961 |
7 |
39,8 |
2,8962 |
7,5 |
Ta tabela dotyczy rozpuszczania tiosiarczanu sodu w wodzie. W tabelach nie ma wszystkich pomiarów, tylko te, które użyte były do wykonania wykresów (a wskazał mi je prowadzący, bo reszta albo zbyt odbiegała od pomiarów, które powinny wyjść). Rezystancja przedstawiona jest w Ω, czas w minutach, a temperatura w °C.
Celem mojego ćwiczenia było wyznaczenie ciepła rozpuszczania Na2S2O3. Mogę je wyznaczyć za pomocą wzoru:
,gdzie
K - pojemność cieplna układu kalorymetrycznego,
Δt - zmiana temperatury układu kalorymetrycznego,
Σv - poprawka uwzględniająca wymianę ciepła z otoczeniem podczas pomiaru,
m - odważka substratu wziętego w nadmiarze stechiometrycznym,
M - masa molowa tego substratu.
Żeby obliczyć jednak ciepło rozpuszczania z tego wzoru brakuje mi jeszcze wartości K. W takim razie muszę wyznaczyć tę wartość dla reakcji, dla której znam ciepło molowe. Tą reakcją będzie rozcieńczenie kwasu siarkowego w wodzie. Wartości w mojej tabeli uzyskałam następująco: z pokoju laboranckiego dostałam urządzenie do pomiaru rezystancji w układzie, mieszadełko ampułkę z kwasem siarkowym (ampułkę zważyłam przed wlaniem kwasu siarkowego tak, aby później móc wyznaczyć jego masę). Masa ta wynosi m = 6,33g, co wynika z różnicy masy ampułki z kwasem i samej ampułki. Następnie montuję układ tak, jak jest przedstawiony w instrukcji, czyli umieszczam w nim ampułkę oraz dokręcam mieszadełko. Mieszadełko to uruchamiam na jakieś 5 minut przed dokonaniem pierwszego odczytu by temperatura wody, (którą napełniłam naczynie kalorymetryczne) mogła się w miarę ustabilizować. Następnie odczytuję 12 pomiarów rezystancji, odczytywanych w odstępie czasu wynoszącym 0,5 minuty; rozbijam ampułkę z kwasem i notuję 10 - 12 pomiarów w czasie których temperatura powinna się ustabilizować i kilka odczytów już po ustabilizowaniu się. W drugiej części ćwiczenia wykonuję dokładnie to samo tylko, że w ampułce mam odmierzoną masę kryształków Na2S2O3 i jest to reakcja ich rozpuszczania. Ilość wody w naczyniu kalorymetrycznym jest taka sama tzn. 600ml.
Teraz mając dane rezystancje mogę je przeliczyć na temperaturę za pomocą wzoru:
T=B/(lnRt - lnR25 + B/298,15) - 273,15
B[deg] = 3814, a R25[Ω] = 14,29 - dla sondy pomarańczowej, której używałam.
Na podstawie przeliczonej na temperaturę rezystancji wykonałam wykresy zależności T=f(t) dla tych dwóch reakcji. Na ich podstawie odczytałam wartości Δt+Σv, które to wynoszą dla wykresu nr.2 1,274°C, a dla wykresu nr.3 0,334°C. (Choć równie dobrze mogą być przedstawione w Kelwinach gdyż, choć wykresy wykonane są w zależności minut od °C to wartość Δt+Σv powstaje wyniku różnicy dwóch wartości tak jak zrobiłam to na wykresach, a różnica ta wynosiłaby tyle samo nieważne czy w °C czy Kalwinach).
Aby wyznaczyć stałą K stosuję kolejno obliczenia:
Mając tą wartość z wykresu zależności molowego ciepła rozpuszczania H2SO4 w zależności od rozcieńczenia odczytuję Qr = -75, 56 kJ/mol
Dzięki wyznaczeniu K mogę wrócić do pierwszego przedstawionego przeze mnie wzoru i obliczyć ciepło molowe rozpuszczania Na2S2O3*5H2O:
Masa ampułki z tiosiarczanem wynosi m = 22,03 - 17,53 = 4,5g
Wnioski: