Przemysław Woiński
Przemysław Woiński
166867
Ochrona Środowiska
BiNoŻ
Data: 21.12.2011r
Godziny zajęć: 12:15 - 16:15
Laboratoria Chemii Fizycznej
ĆWICZENIE NR 15
TEMAT: Wyznaczanie ciepła spalania substancji krystalicznej.
1. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ciepła spalania krystalicznej substancji organicznej. Eksperyment przeprowadza się w tzw. bombie kalorymetrycznej umieszczonej w kalorymetrze diatermicznym.
2. Wstęp teoretyczny:
Pojemność cieplna jest to ilość ciepła niezbędna do ogrzania układu o jeden stopień pod stałym ciśnieniem 
lub w stałej objętości 
.
Ilość ciepła niezbędna do ogrzania 1 mola składnika pod stałym ciśnieniem nazywamy molową pojemnością cieplną.
Prawo Hessa
Molowe ciepło reakcji zależy tylko od rodzaju substratów i produktów, a nie zależy od drogi procesu.
Prawo Kirchoffa
Prawo Kirchoffa podaje zależność molowego ciepła reakcji od temperatury.
dla p = const 
dla v = const 
Ciepło, q [J] jest jednym ze sposobów przeniesienia energii między układem a otoczeniem. Wymiana ciepła jest spowodowana różnicą temperatur pomiędzy układem i otoczeniem. Z molekularnego punktu widzenia wymiana ciepła jest skutkiem bezładnych ruchów termicznych cząsteczek.
Ciepło dostarczone do układu z otoczenia oznaczamy jako dodatnie, a proces, w którym ciepło pobierane jest od otoczenia nazywamy procesem endotermicznym. Ciepło przeniesione od układu do otoczenia jest ujemne, a proces, w którym ciepło oddawane jest do otoczenia jest procesem egzotermicznym.
3. Dane i wyliczenia:
tabelka wzorcowa - kwas benzoesowy - 0,992 g.
tabletka 2 - naftalen - 0.747 g.
|
Pojemność ciepła kalorymetru |
Ciepło spalania substancji krystalicznej |
Lp. |
temperatura [oC] |
temperatura [oC] |
1 |
18,01 |
21,08 |
2 |
18,02 |
21,08 |
3 |
18,03 |
21,09 |
4 |
18,07 |
21,10 |
5 |
18,08 |
21,11 |
6 |
18,09 |
21,12 |
7 |
18,11 |
21,13 |
8 |
18,12 |
21,13 |
9 |
18,13 |
21,14 |
10 |
18,16 |
21,16 |
ZAPŁON |
||
11 |
18,51 |
21,53 |
12 |
19,20 |
22,15 |
13 |
19,68 |
22,58 |
14 |
19,88 |
22,83 |
15 |
19,95 |
22,95 |
16 |
19,98 |
23,01 |
17 |
20,00 |
23,02 |
18 |
20,02 |
23,04 |
19 |
20,03 |
23,05 |
20 |
20,04 |
23,05 |
21 |
20,06 |
23,06 |
22 |
20,07 |
23,06 |
23 |
20,08 |
23,08 |
24 |
20,11 |
23,08 |
25 |
20,12 |
23,09 |
26 |
20,12 |
23,10 |
27 |
20,13 |
23,11 |
28 |
20,14 |
23,12 |
29 |
20,15 |
23,12 |
30 |
20,16 |
23,12 |
= TB' - TA' = 20 - 18,16 = 1,84 oC = 1,84 K
m = 0,992 g
q = 26,476 kJ/g
K = 14,27 kJ/K
= TB' - TA' = 23,01 - 21,53 = 1,48 oC = 1,48 K
m = 0,747 g
K = 14,27 kJ/K
qv,sp = 28,27 kJ/g
M = 128 g/mol
qsp = 28,27 * 128 = 3,619 kJ/mol
W związku z tym, iż jest to reakcja egzotermiczna, ciepło spalania przyjmuje wartość ujemną:
qsp = - 3,619 kJ/mol
4. Wnioski:
Ciepło spalania przyjmuje wartość ujemną, ponieważ reakcja spalania jest procesem egzotermicznym.
Porównując ciepła spalania różnych związków organicznych można zauważyć, że wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej zwiększa się ciepło spalania (np. kwas octowy (M = 60 g/mol) q = - 0,87 kJ/mol; fenol (M = 94 g/mol) q = - 3,05 kJ/mol; naftalen (M = 128 g/mol) q = - 4,23 kJ/mol).
Obliczona wartość ciepła spalania naftalenu różni się od odpowiedniej wartości literaturowej, co mogło być spowodowane niedokładnością pomiaru.