1.2.2. Определение постоянной калориметра.

Постоянную калориметра можно оценить как сумму теплоемкостей составных частей, участвующих в теплообмене:

_(1.9)

Здесь g  масса калориметрической жидкости (вода плюс соль) после проведения калориметрического опыта;  удельная теплоемкость калориметрической жидкости (воды);  тепловая постоянная калориметра; и массы и удельные теплоемкости материала калориметрического стакана и всех приборов, погруженных в жидкость.

Поскольку иточно учесть практически невозможно, постоянную калориметра определяют экспериментально. Для этого к системе подводят точно известное количество теплоты и измеряют соответствующее повышение температуры калориметра. Источником теплоты может служить процесс с известным тепловым эффектом, например, растворение хлорида калия или электрический ток, пропускаемый через нагреватель 6 (рис.1.2).

По первому способу тепловую постоянную калориметра определяют по известному значению энтальпии _KCl растворения хлорида калия KCl. Для учета теплообмена и определения истинного изменения температуры весь калориметрический опыт делится на три периода (см. рис.1.4): начальный период (выход калориметрической системы на стационарный режим); главный период (протекание изучаемого процесса); заключительный период (выход калориметрической системы на стационарный режим после скачка температуры в главном периоде).

Истинное изменение температуры T во время калориметрического опыта (с учетом поправки на теплообмен) определяют графически следующим образом (см. рис.1.4). Если в предварительном и заключительном периодах установился стационарный теплообмен, то на графике каждому из этих периодов отвечает прямая линия, наклон которой по отношению к оси абсцисс зависит от скорости теплообмена. Для нахождения изменения температуры во время главного периода в калориметрическом опыте точкиа (начало) и в (конец главного периода) проектируют на ось ординат, находят середину отрезка ас и проводят линию kp параллельно оси абсцисс. Через точку р проводят вертикаль. Экстраполируют линейные участки (пунктирные линии на графике) до пересечения с вертикалью в точках e и f, Отрезок ef соответствует изменению температуры в калориметрическом опыте.

Рис.1.4. Изменение температуры во время калориметрического опыта.

Из рис.1.4 видно, что точность определения Т зависит от продолжительности главного периода. Поэтому для получения удовлетворительных результатов на калориметрах данного типа время главного периода не должно превышать 2-4 мин.

По известным значениям навески хлорида калия g_KCl и мольной интегральной теплоты растворения ^t_KCl определяют тепловую постоянную калориметра .

_(1.10)

Для повышения точности, определение производят повторно: вводят новую навеску соли в тот же раствор или проводят опыт с новой порцией воды.

Второй способ определения тепловой постоянной калориметра заключается в том, что в калориметрическую систему вводят точно известное количество теплоты путем пропускания электрического тока через нагреватель (6) (см. рис.1.2). В цепь нагревателя включен источник питания, амперметр для измерения силы тока I, параллельно включен вольтметр для измерения напряжения U на зажимах нагревателя. Постоянную калориметра рассчитывают из соотношения:

_{, (1.11)}

где I  сила тока, A; U  напряжение, В;   время, секунды,  изменение температуры.

В настоящей работе постоянная калориметра c_K определяется по энтальпии растворения хлорида калия.