Opis wykonywanego ćwiczenia : Podłączyłem autotransformator i miliwoltomierz do prądu , sprawdziłem umocowanie ogniwa w zaciskach ,a następnie podłączyłem przewód miliwoltomierza z zaciskami ogniwa. Następnie termostatowałem ogniwo w temperaturze otoczenia przez ok. 15 min Po upływie tego czasu odczytywałem co 2 min wartości SEM (trzy pomiary) i odczytywałem dokładnie temperaturę jaka panuje w termostacie. Następnie pokrętłem regulacji temperatury ustawiłem wartość 1 ( czyli 20 )i wykonałem pomiary analogicznie jak wcześniej. Pokrętło regulacji temperatury ustawiałem jeszcze na 4 różne oznaczenia (24,28,32,36) i wykonałem pomiar w taki sam sposób jak wcześniej.
Wartości uzyskane czasie wykonywania ćwiczenia :
Lp. |
T [K] |
SEM[V]śr |
1 |
296,95 |
1,3043 |
2 |
299,18 |
1,304 |
3 |
302,68 |
1,3034 |
4 |
307,48 |
1,3026 |
5 |
312,62 |
1,3018 |
6 |
317,82 |
1,3012 |
Wartości A i B obliczyłem za pomocą metody najmniejszych kwadratów , wartość A =1,3496 , a B= - 1,5270e-4 , stała Faradaya równa się F=9,6485E+04 [C/mol]
Na podstawie równań termodynamicznych obliczam ΔG,ΔH ,ΔS reakcji ogniwa dla temperatury 298 K.
Ze wzoru ΔG= -n F (a + bT) wyznaczam zmianę entalpii swobodnej
ΔG= -2* 9,6485E+04*( 1,3496 -1,5270e-4*289)= -251,916 [kJ/mol]
Ze wzoru ΔH = -n F [ E-T (ðE/ ðT)p ]
Wartość SEM wyliczyłem ze wzoru E = T*B +A dla temperatury 298 K i wynosi :
E=298 * (-1,5270e-4)+ 1,3496 = 1,304
ΔH =-2*9,6485E+04*[1,3041-298*(-1,5270e-4)]= -260,43 [kJ/mol]
Ze wzoru G= H - TS
dG= dH - TdS + SdT (założenie że T- const.)
ΔG = ΔH - TΔS
ΔS = ( ΔG- ΔH ) / -T
to ΔS= (-251,91649-(-260,43234))/ (-298)= -29,36 [kJ/mol K]
znając dokładne równanie reakcji zachodzące w ogniwie obliczam na podstawie prawa Hessa ΔG,ΔH ,ΔS. Wartości standardowe ΔHtw ,ΔGtw przyjąłem -"Tablice chemicznych”- Witold Mizerski
Równanie reakcji zachodzące w ogniwie srebrowo-cynkowym
Ag2O +Zn <=>ZnO + 2Ag
ΔHtw (Ag2O)= -30,57 [kJ/mol] ΔHtw ( ZnO ) = -350,5 [kJ/mol]
ΔGtw (Ag2O)= -10,89 [kJ/mol] ΔGtw ( ZnO ) = -320,5 [kJ/mol]
ΔHreakcji = -350,5 -( -30,57)= -319,93 [kJ/mol]
ΔGreakcji= -320,5-(-10,89) = -309,61 [kJ/mol]
ΔS wyliczę ze wzoru ΔS = ( ΔG- ΔH ) / -T
ΔS = (-309,61-(-319,93))/ -298= -0,03463 [kJ/mol K]