Лабораторная работа № 5 Определение температуры замерзания антифриза

Большинство промышленных и сельскохозяйственных процессов, а также обменные процессы в живых организмах протекают в водных растворах, что предопределяет необходимость знания характеристик и законов, описывающих их поведение.

Антифризы (жидкости, замерзающие при отрицательных температурах) применяются в системах охлаждения автомобильных, авиационных и

тракторных двигателей при температуре окружающего воздуха от –75 до 0^оС.

Они должны удовлетворять следующим требованиям: иметь высокую емкость и теплопроводность, низкую температуру замерзания, не вызывать коррозию, быть негорючими и неядовитыми, дешевыми и распространенными.

Антифризы получают путем растворения в воде некоторых органических веществ (например, этиленгликоля, глицерина и др.) и антикоррозийных добавок: декстрина (1г/л), гидроортофосфата (Na₂HPO₄; 2,5-3,5г/л). Гидроортофосфат защищает от коррозии чугунные, стальные, медные и латунные детали; декстрин – свинцово-оловянные припои, алюминий и медь.

Маркировка антифризов связана с температурой их замерзания. Для зон с умеренным климатом рекомендуется антифриз А-65 и др.

Наиболее распространенным антифризом в настоящее время является водный раствор этиленгликоля НОН₂С - СН₂ОН с соответствующими добавками. Этиленгликоль – бесцветная вязкая жидкость с температурой кипения 198^оС (при 101,3кПа), температурой замерзания -12^оС.

Действие антифризов основано на криоскопическом законе Рауля, согласно которому понижение температуры замерзания (кристаллизации) раствора ∆t_зам. по сравнению с чистым растворителем прямо пропорционально моляльной концентрации раствора.

m_B 1000

∆t = t_о - t_{зам. р.} = К_r C_m(B) = К_r --------------, (5.1)

M_B m_o

где

t_о - температура замерзания чистого растворителя (воды);

t_{зам. р.} - температура замерзания раствора;

C_m(B) – моляльность растворенного вещества, моль/кг;

m_B – масса растворенного вещества, г;

M_B – молярная масса растворенного вещества, г/моль;

m_o - масса растворителя (воды), г;

К_r - криоскопический коэффициент (для воды К_r = 1,858 К кг моль^-1).

Цель работы

Определить температуру замерзания антифриза. Работу выполняют два студента.

Выполнение опыта

Для определения температуры замерзания применяют прибор, называемый криоскопом. Его схема приведена на рис.5.1.

Прибор состоит из реакционной пробирки 1, куда помещается исследуемый раствор. Пробирка закрывается пробкой, в которую вставляются термометр 2 ( с ценой деления 0,01-0,1^оС) и мешалка 3 – проволока с кольцом на нижнем конце.

Реакционная пробирка с термометром и мешалкой помещается в стакан 4 с охлаждающей смесью.

Рис.5.1. Схема криоскопа

Для проведения эксперимента следует достать из прибора пробирку 1, вынуть пробку с термометром и мешалкой и налить в пробирку 10 см³ исследуемого раствора. Закрыть пробирку пробкой с термометром и мешалкой и тщательно перемешать раствор. Опустить пробирку с раствором в охладительную смесь и, непрерывно помешивая мешалкой раствор, наблюдать за изменением его температуры.