Контрольные вопросы

1. Что называется теплотой нейтрализации?

2. Чему равна теплота нейтрализации сильной кислоты сильным основанием?

3. Что называется теплотой диссоциации? Как, используя результаты расчетов теплоты нейтрализации по экспериментальным данным, определить теплоту диссоциации?

4. Из каких теплот складывается теплота нейтрализации слабой кислоты сильным основанием?

5. Из каких теплот складывается теплота нейтрализации слабой кислоты слабым основанием?

РАБОТА 6

Определение средней теплоемкости вещества

Цель работы: определение средней теплоемкости малого количества вещества методом смешения.

Теоретические основы работы

Теплоемкостью называется количество теплоты, подведенное к системе некоторой массы, увеличивающее температуру этой системы на некоторую величину. Различают истинную и среднюю теплоемкость, а также молярную и удельную. Истинная теплоемкость – это дифференциально малое количество теплоты, подведенное к системе, увеличивающее температуру этой системы на дифференциально малую величину. Средняя теплоемкость – это количество теплоты, подведенное к системе, увеличивающее температуру этой системы на 1 К. Молярная теплоемкость – это теплоемкость вещества массой 1 моль. Удельная теплоемкость – это теплоемкость вещества массой 1 кг.

Величину теплоемкости можно определить как по справочным данным, так и экспериментальными методами. Одним из таких методов является метод смешения. Метод смешения заключается в том, что два вещества (вода и исследуемое вещество) приводятся в термический контакт. В результате теплообмена система приходит в тепловое равновесие, при котором температуры обоих веществ выравниваются. Если такой процесс провести в калориметрической установке, то к системе применимо уравнение теплового баланса.

Определение теплоемкости вещества осуществляется в две стадии: определение тепловой константы пробирки К (опыт 1) и определение теплоемкости исследуемого вещества (опыт 2).

В опыте 1 в результате теплообмена между нагретой пробиркой и калориметром с водой система приходит в тепловое равновесие, при котором температуры пробирки, калориметра и воды выравниваются. К системе тогда применимо уравнение теплового баланса:

, (9)

где К – тепловая константа пробирки для исследуемого вещества, Дж/К; Т₁ – начальная температура пробирки, равная температуре термостата, К; Т_равн.1 – температура пробирки после установления равновесия, К (Т_равн.1= Т₂ + ΔТ₁ (граф)) – температура в калориметре после теплообмена между нагретой пробиркой и водой, К; Т₂ – температура среды, измеренная в конце опыта, К; W - тепловая константа калориметра, Дж/К; С₁ – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг∙К); m₁ – масса воды, залитой в калориметр, кг; ΔТ₁ – изменение температуры в результате опыта, найденное графически, К.

В опыте 2 в уравнении теплового баланса учитываются теплоемкость и масса нагретого исследуемого вещества:

, (10)

где С₂ – теплоемкость исследуемого вещества, Дж/(кг∙К); m₂ – масса навески исследуемого вещества, кг; Т_равн.2 – температура пробирки с веществом после установления равновесия, К (Т_равн.2 = Т₃ + ΔТ₂ (граф)) – в калориметре после теплообмена между нагретой пробиркой и водой; Т₃ – температура среды, измеренная в конце опыта, К; ΔТ₂ – изменение температуры в результате теплообмена, найденное графически, К.

Приборы и материалы: термостат, калориметр, термометр Бекмана, мешалка, секундомер, аналитические весы, мерная колба, контейнер (стеклянный сосуд из толстого стекла), дистиллированная вода, исследуемое вещество.