Paweł Paśnikowski Bydgoszcz 12.10.1999r.

Leszek Piechowiak

Grupa D

Ćw.nr.19

WYZNACZANIE CIEPŁA MOLOWEGO ROZPUSZCZNIA

SOLI W WODZIE

1.Wstęp teoretyczny.

Rozpuszczanie jest to mieszanie się substancji ciekłej, stałej lub gazowej z rozpuszczalnikiem, w wyniku czego powstaje roztwór. Miarą rozpuszczania jest maksymalna ilość substancji rozpuszczającej się w określonej ilości rozpuszczalnika w danej temperaturze i pod danym ciśnieniem.

Proces rozpuszczania jest procesem samorzutnym. Rozpuszczanie ciała stałego w ciekłym rozpuszczalniku przebiega w trzech etapach:

• niszczenie sieci krystalicznej ciała stałego

• sotwacja (łączenie z cząstkami rozpuszczalnika w większe zespoły) odrywanych elementów sieci

• dyfuzja substancji rozpuszczonej w głąb rozpuszczalnika i rozpuszczalnika do powierzchni ciała rozpuszczonego

Zjawisku rozpuszczania ciała stałego w cieczy towarzyszą procesy energetyczne. Rozerwanie cząstek ciała rozpuszczonego wymaga pewnej ilości energii, co prowadzi do oziębienia roztworu.

Ciepłem rozpuszczania- nazywamy ilość ciepła potrzebną do jednostki masy w pewnej ilości rozpuszczalnika.

Ilość energii cieplnej potrzebna do ogrzania 1kg dowolnego ciała o jeden Kelwin jest jedną z podstawowych cech charakterystycznych ciała i nazywa się ciepłem właściwym c [ J*kg^-1*K¹]

Molowym ciepłem rozpuszczania w danej temperaturze nazywamy ilość ciepła potrzebną do rozpuszczenia 1 mola substancji w określonej liczbie moli rozpuszczalnika.

2.Wykonanie ćwiczenia.

Aby wyznaczyć molowe ciepło rozpuszczenia ciała stałego musielibyśmy 1 mol tej substancji rozpuścić w n molach rozpuszczalnika. Zamiast 1 mola ciała stałego można wziąć pewną dogodniejszą ilość ciała rozpuszczanego (m_s
=6g NH₄Cl). Musimy wówczas obliczyć masę m_w konieczną do tego, aby roztwór miał żądane stężenie
, gdzie:

M_w- masa molowa rozpuszczalnika

M_s- masa molowa ciała stałego

M_w H₂o = 2*1g+1*16g=18g M_w= 18g

M_s (NH₄Cl) = 1*14g+4*1g+1*35,5g= 53,5g

1 mol - 5305g

x mol - 6g

x= 0,11 mola

Molowe ciepło rozpuszczalnika Q_r możemy łatwo wyznaczyć, gdy proces przebiega w kalorymetrze.

Kalorymetr, przyrząd służący do pomiaru całkowitej energii wydzielonej w danym procesie. Klasyczne kalorymetry (cieczowe, masywne, itp.) zbudowane są z pojemnika otaczającego przestrzeń, w której zachodzi badany proces, przy czym zapewnione są jak najlepsze warunki wymiany ciepła pomiędzy pojemnikiem a przestrzenią pomiarową oraz jak najlepsza izolacja cieplna względem otoczenia, temperatura medium wypełniającego pojemnik jest ściśle mierzona.

Naczynie wewnętrzne z mieszadełkiem i termometrem wstawiamy do kalorymetru i mierzymy temperaturę wody co 30s, aż do stwierdzenia, że warunki cieplne się ustaliły.

Czas[s]	0	30	60	120
Temp.H2o	19,7	20,7	20,9	20,9

T_p=20,9^oC

Następnie wsypujemy sól do kalorymetru. Mieszamy roztwór i co 30s.odczytujemy wskazania termometru do czasu aż temperatura zacznie wzrastać.

Czas[s]	0	30	60	120	150	180	210	240
Temp.sól+H2o	20,9	20,4	19,9	19,8	19,7	19,9	20,1	20,1

T_k=20,1^oC

Obliczamy molowe ciepło rozpuszczania Q_r

gdzie:

m_k= (91,290
0,010)g - masa kalorymetru z mieszadełkiem i pokrywką

c_k= (0,892*10³ J\kg*K - ciepło właściwe kalorymetru

c_w= 4,186*10³ J\kg*K - ciepło właściwe wody

6,6126 J*kg

3.Błąd pomiaru.

gdzie
- błąd pomiaru masy 0,02g=0,00002kg

- błąd pomiaru temperatury 0,1⁰C

=±0,027 J*kg

---