Protokoll 1F- Soola integraalse lahustumissoojuse määramine (0)

TTÜ
Materjaliteaduse instituut
füüsikalise keemia õppetool
Töö nr 1F
Töö pealkiri: Soola integraalse lahustumissoojuse määramine
Üliõpilase nimi:
Õpperühm
Töö teostamise
kuupäev:
21.03.2012
Kontrollitud:
Arvestatud:
Lahustumissoojuse määramiseks kasutatav adiabaatiline kalorimeeter
Töövahendid:
Aparaatuur lahustumissoojuse määramiseks (joon. 1) koosneb järgmistest osadest: plastmass- või vildiga isoleeritud metallanumast 1, kolme auguga kaanest 2 anuma sulgemiseks, keeduklaasist või polüetüleennõust 3, segurist 4, ampullist 5, klaaspulgast 6, Beckmanni termomeetrist 7 ja luubist. Aja mõõtmiseks kasutatakse stopperit.
Töö ülesanne:
Töös määratakse soola integraalne lahustumissoojus vees. Kasutatava adiabaatilise kalorimeetri soojusmahtuvus kas arvutatakse või täpsema töö korral määratakse kindla koguse puhta KCl lahustumissoojuse alusel.
Töö käik:
Kalibreerisin Beckmanni termomeetri teades, et lahustumisel sool neelab energiat. Seega, kuna sool lahustumisel neelas soojust, tõstsin kalorimeetrisse valatava vee temperatuuri 1 kraadi võrra toatemperatuurist kõrgemaks. Seadsin töökorda Beckmanni termomeeteri, mille elavhõbeda nivoo pidi katse algul olema skaala ülaosas. Selleks pidi termomeetri kaliibrimiseks kasutatava vee temperatuur olema umbes 2 kraadi kõrgem vee temperatuurist katse algul, seega umbes 3 kraadi kõrgem kui toatemperatuur.
Termomeetri kalibreerimiseks hoidsin termomeetrit umbes 20 minutit toatemperatuurist veidi soojemasse vette. Seejärel, katkestasin elavhõbedasamba kapillaari ning tagavarareservuaari ühenduskohas, lüües ettevaatlikult termomeetri ülaosa vastu rannet.
Kaalusin tehnilisel kaalul töövahendid ning ampulli ilma ning koos ainega. Seejärel võtsin 5,94 g ainet, valasin keeduklaasi destilleeritud vett 392,58 g.
Asetasin keeduklaasi metallanuma põhjas asuvale korgitükile, sulgesin kalorimeetri korgiga. Panin läbi kaane ampulli, Beckmanni termomeeteri ja seguri. Asetasin ampulli klaaspulga mida kasutasin ampulli purustamiseks .
Kui temperatuuri muutumine oli ühtlane alustasin aja mõõtmisega. Segades ühtlaselt kalorimeetris olevat vett kirjutasin iga minuti järel üles vee täpse temperatuuri. Üheteistkümnendal minutil purustasin ampulli ning seejärel jälgisin ja märkisin jälle iga minuti järel ples vee temperatuuri, kuni see saavutas miinumumi.
Aeg katse algusest
Beckmanni termomeetri näit kraadides
Periood
0
3,330
1. periood
1
3,320
2
3,320
3
3,340
4
3,350
5
3,360
6
3,365
7
3,370
8
3,380
9
3,390
10
3,400
11
3,090
2. period ( ampull katki)
12
3,085
13
3,070
14
3,000
15
2,820
16
2,720
17
2,725
3. perioon
18
2,730
19
2,740
20
2,760
21
2,770
22
2,790
23
2,800
24
2,810
25
2,830
26
2,840
27
2,850
28
2,860
29
2,870
30
2,880
Katse lõpul tegin kindlaks lahusesse ulatuva termomeetri ruumala. Selleks sukeldasin termomeeteri veega mõõtesilindrisse sama sügavale kui katse ajal kalorimeetris. Lahusesse ulatuva termomeetri ruumalaks sain 7 ml.
Süsteemi osa
Mass, g
Soojusmahtuvus
Erisoojus J*g-1*K-1
Üldine J*K-1
Keeduklaas
49,38
0,80
1856 ,36
Klaaspulgad +segur
85,22
0,80
Ampull (tühjalt)
30,53
0,80
Ampull (ainega)
36,47
Aine B
5,94
Kalorimeetri soojusmahtvus:
C = c1 g1+ c2 g2 + c3 v + c4 g4
kus C - kalorimeetri soojusmahtuvus,
c1 - klaasi erisoojusmahtuvus 0,80 J • g -1 • K-l,
g1 - klaasesemete (ampulli, seguri ja pulga) mass g,
c2- vee erisoojusmahtuvus 4,18 J •g -1 • K-l ,
g2 - vee mass g,
c3 -elavhõbeda ja klaasi soojusmahtuvus 1,88 J • ml -1 • K-l ,
v - vedelikku ulatuva termomeetriosa ruumala ml,
c4 -polüetüleeni erisoojusmahtuvus 2,22 J • g -1 • K-l,
g4 -polüetüleenist keeduklaasi mass g
C= 0,80*115,75+4,18*392,58+1,88*7+2,22*49,38= 1856,36
Sellelt graafikult loen Δt, mis on 3,42-2,68= 0,74 ehk süsteemi tegelik temperatuurimuutus.
Neeldunud soojushulk aine hulga B kohta:
Q = Δt∙C J
Δt = 0,74 (graafikult leitud temperatuurimuutus)
Q = 0,74 ∙ 1856,36= 1373,71 J
Erijahustuvussoojus:
Järeldus:
Aine erilahustuvussoojus on minu katse arvutuste kohaselt 231,26 J*g-1. Seega ühe grammi antud aine B lahustumiseks kulub 231,26 J*g-1 energiat.