Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Praktikum_po_termodinamike

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
19.03.2016
Размер:
774.83 Кб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

Д ляо пре де ле нияте пло ты разве де нияраство ра 4 М

K2CO3 (или 4 М

NaOH)

изо б раж аю т

со о тве тствую щ ую

зависимо сть

те мпе ратуры

к ало риме тра

о т

вре ме ни, нахо дят t2 и вычисляю т

Нразв:

 

 

 

t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hразв − =CKC

 

 

;

 

 

 

 

 

(9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

040,

 

 

 

 

 

 

Т е пло ту раство ре нияCaCO3 (или Cu(OH)2, Fe(OH)2, Zn(OH)2) вычисляю тна

 

о сно ве зак о на Ге сса, к о мб инируяте пло вые эффе к ты (3) и (4) (или (3′) и (4)):

 

 

 

 

 

 

 

раств

=−

H+

 

H

разв

H

 

 

 

(10)

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

При фо рмулиро вк е “В ыво до в к

раб о те ” не о б хо димо о тве титьна три во про са:

1.

К ак о е сле дствие (или

сле дствия)

из зак о на

Ге сса

испо льзо вано

при

по луче нии фо рмулы (10)?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

К ак о в

знак

найде нно й

те пло ты

раство ре ния трудно раство римо го

ве щ е ства?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Со о тве тствуе тли знак

Нраств те рмо динамиче ск и не во змо ж но му про це ссу

(В аше мне ние )?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л ИТЕР АТУ Р А

 

 

 

 

 

 

 

1.

К урс физиче ск о й химии.

Т .

1.

По д ре д.

Я .И .

Ге расимо ва. –

М

.: Х имия,

1970. – С. 67.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Физиче ск аяхимия. К н. 1. По д ре д. К .С. К расно ва. – М .: В ысш. шк ., 1995. –

С. 382 – 386.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раб ота 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О П РЕ Д Е Л Е НИ Е ТЕ П Л О Е М КО С ТИ Ж И Д КИ Х И ТВ Е РД Ы Х В Е Щ Е С ТВ

Д ля мно гих физик о -химиче ск их расче то в не о б хо димо знатьте пло е мк о сть

ве щ е ств, участвую щ их в про це ссе .

Э ту

ве личину

на прак тик е

изме ряю т в

спе циальных к ало риме триче ск их о пытах, испо льзуяме то д сме ше ния.

 

 

 

 

 

 

 

ОБЩ АЯ ХАР АК ТЕР ИСТИК А Р АБОТЫ

 

 

 

 

Сутьме то да со сто ит в то м,

что

два те ла разно й те мпе ратуры,

приво дят в

те рмиче ск ий

к о нтак т.

В ре зультате

те пло о б ме на

систе ма прихо дит в те пло во е

равно ве сие ,

при

к о то ро м те мпе ратуры о б о их те л выравниваю тся. Е сли в это м

про це ссе те пло о б ме н с вне шне й сре до й иск лю че н или мо ж е т б ытьучте н,

то к

про це ссу приме нимо

уравне ние

те пло во го б аланса,

из к о то ро го по

о пытным

данным мо ж но о пре де литьте пло е мк о стьиссле дуе мо го те ла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П ОСТАНОВК А ЗАД АЧ И

 

 

 

 

Раб о та со сто итиздвух этапо в:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Опре де ле ние

те пло е мк о сти

к ало риме триче ск о й

систе мы

Ск c

22

эле к триче ск им ме то до м.

2. Опре де ле ние сре дне й те пло е мк о сти иссле дуе мо го те ла (ве щ е ства) ме то до м сме ше нияв инте рвале те мпе ратур о т15-20 °Сдо 100-110 °С.

М ЕТОД ИК А ВЫ П ОЛ НЕНИЯ Р АБОТЫ

Этап 1. О п ред елени етеп лоемк ости к алори метра элек три ч еск и м метод ом.

Д ляпро ве де нияо пыта со б ираю тустано вк у со гласно рис. 1.

220В

R

Б

А

 

 

 

Д

 

 

С

Н

Рис.1.

 

 

Принципиальная

 

схе ма

устано вк и

для

о пре де ле ния Ск c:

К -

к ало риме тр,

 

напо лне нный во до й; R

-

ре о стат

для

ре гулиро вк и ск о ро сти разме шивания; Д - двигате льме шалк и; Б

-

те рмо ме тр Бе к мана;

С

-

се тк а

для

иссле дуе мо го те ла; Н -

П ОР ЯД ОК П Р ОВЕД ЕНИЯ ОП Ы ТА

1.В к лю читьме шалк у и изме ритьте мпе ратуру во ды в к ало риме тре о б ычным те рмо ме тро м. Она не до лж на о тличатьсяо тк о мнатно й б о ле е че м на 2 °С.

2.Опуститьв к ало риме тр те рмо ме тр Бе к мана (о писание приве де но в раб о те 1), настро е нный так , что б ы е го по к азанияб ыли ме ж ду де ле ниями 0 и 1.

3.

В к лю чить нагре вате ль, устано вив

силу то к а в пре де лах 2-4 А , и

ре гистриро ватьте мпе ратуру к ало риме тра по

те рмо ме тру Бе к мана с инте рвало м

30 с.

 

по высится на 0,9-1°, пре к ратитьо пыт, вык лю чить

4.

К о гда те мпе ратура

нагре вате льи ме шалк у.

 

 

 

 

На о сно вании по луче нных

данных

по стро ить график

"те мпе ратура в

усло вных градусах t – вре мяτ" (рис. 2).

 

 

t, усл. град.

В

 

 

 

 

 

Рис.2. И зме не ние те мпе ратуры к ало риме тра

 

 

ο

 

 

при о пре де ле нии е го те пло е мк о сти Ск с:

 

ο

 

 

ο

 

 

 

 

 

ο

 

 

 

 

А

ο α

D

 

 

 

ο

 

 

 

 

 

 

τ, с

 

 

 

AD(се к унды)

К о личе ство выде ливше го сяте пла равно (зак о н Д ж о уля-Л е нца):

 

23

 

 

 

 

 

 

 

 

Q=I2Rн

t (Д ж )

 

 

где I -

сила то к а в ампе рах, Rн

- со про тивле ние нагре вате ля в о мах,

t - вре мя

про хо ж де ниято к а в се к ундах. Т е пло е мк о стьк ало риме тра равна

 

 

 

 

 

С

=

Q

=

I2R

н

=

I2Rн

(Д ж /К ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к с

 

t

t

τ

tgα

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З де сь

t -

изме не ние

те мпе ратуры

в о пыте . Сле до вате льно ,

ве личина Ск c

вычисляе тсяпо нак ло ну линии А В , силе то к а и со про тивле нию нагре вате ля.

Этап 2. О п ред елени е теп лоемк ости вещ ества (на п ри мере гли цери на).

На

аналитиче ск их

ве сах

 

взве шиваю т

к о рк о вую про б к у

и

о тде льно

спе циальную к о лб о чк у.

Напо лняю т к о лб о чк у глице рино м и сно ва взве шиваю т,

по сле че го

наде ж но зак упо риваю т про б к о й. К

го рлышк у к о лб ы привязываю т

нитк у (1 м)

и по две шиваю т в нагре вате льную

пе чьтак им о б разо м,

что б ы о на

нахо диласьна уро вне шарик а ртутно го те рмо ме тра. В к лю чаю т нагре вате льную систе му пе чи, устано вив авто трансфо рмато ро м напряж е ние 100-120 В . Ре гулируя напряж е ние , до б иваю тсяте мпе ратуры пе чи 100 °С. Э то значе ние по дде рж иваю т к ак мо ж но то чне е в те че ние 90 мин.

Вни м а ни е! Э ле к триче ск ий нагре вате льН к ало риме тра в это м о пыте не

испо льзуе тся.

 

 

З ате м:

 

 

1.

В к лю чаю т ме шалк у и

записываю т че ре з

к аж дые 30 с по к азания

те рмо ме тра Бе к мана1 (к о то рые

мо гут изме няться

за сче т те пло о б ме на с

о к руж аю щ е й сре до й и разме шивания) в те че ние приме рно 5 мин.

2.

Не пре к ращ аянаб лю де нияза те мпе ратуро й, б ыстро вно сятче ре зниж ню ю

к рышк у пе чи в се тк у С к ало риме тра к о лб о чк у. К рышк у к ало риме тра пло тно зак рываю т.

3. З аписываю т по к азания те рмо ме тра Бе к мана до

те х по р,

по к а

не

устано вится е два заме тно е изме не ние те мпе ратуры (0.01

К /мин). Об ычно

это

до стигае тсяче ре з10-20 мин по сле вне се нияте ла в к ало риме тр.

 

 

4. Не вык лю чая ме шалк и и не вынимая те ла из к ало риме тра,

изме ряю т

те мпе ратуру во ды о б ычным те рмо ме тро м (те мпе ратура в к о нце о пыта tк

).

 

5. Отк лю чаю тприб о ры.

 

 

 

ОБОР У Д ОВАНИЕ И Р ЕАК ТИВЫ

К ало риме тр; пе чь-нагре вате льиссле дуе мо го ве щ е ства; выпрямите ль6В -5А ; ампе рме тр на 5А ; ре о стат; те рмо ме тр Бе к мана; два ртутных те рмо ме тра (на 50 и 150 °С); к о лб о чк а на 25 мл с к о рк о во й про б к о й; ве щ е ства (глице рин, гранулиро ванные ме таллы и др.); нитк а.

1 Т е рмо ме тр по -пре ж не му настро е н на ниж ню ю частьшк алы.

24

ОБР АБОТК А Р ЕЗУ Л ЬТАТОВ

Е сли б ы не б ыло те пло о б ме на ме ж ду к ало риме тро м и о к руж аю щ е й сре до й, то изме не ние те мпе ратуры о пре де ляло сьб ы по разно сти те мпе ратур до и по сле

о пыта. Но

в де йствите льно сти те пло о б ме н все гда наб лю дае тся. Что б ы вве сти

по правк и

на те пло о б ме н, к ало риме триче ск ий о пыт де лят на три пе рио да: 1)

начальный пе рио д, про до лж аю щ ийсяв наше м случае 5 мин; 2) главный пе рио д -

вре мя, в

те че ние

к о то ро го в о сно вно м

про те к ае

т иссле дуе мый про це сс; 3)

к о не чный

пе рио д,

про до лж аю щ ийся е щ е

о к о ло 10

минут. И стинную

ве личину

изме не нияте мпе ратуры в о пыте о пре де ляю тграфиче ск и, по t, t - к риво й.

По по луче нным то чк ам стро ят t, t -

зависимо сть, к ак по к азано

на рис.3,

выде ляю тна график е главный пе рио д и нахо дяте го се ре дину (t1).

 

t,

усл. г рад.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dο

 

Рис.3. И зме не ние

3

 

 

 

 

 

 

II

С

 

ο

ο

ο

ο

те мпе ратуры в хо де

 

 

 

 

 

 

F

ο

 

ο

 

 

 

к ало риме триче ск о го

 

 

 

 

 

 

 

ο

 

 

 

 

 

 

 

 

о пыта: I - начальный

2,5

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

III

 

 

пе рио д; II - главный

 

 

 

 

ο

t

 

 

 

 

 

пе рио д; III - к о не чный

 

 

 

 

 

В

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

Аο

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пе рио д; t1 - се ре дина

ο

ο

ο

 

ο

 

Е

 

 

 

 

 

 

 

 

главно го пе рио да.

 

 

 

5

 

 

 

 

τ1

 

10

 

 

 

 

 

15 τ, ми н

Э к страпо лируя начальный и

к о не чный участк и

к риво й

(А В

и СD)

на

 

 

се ре дину главно го пе рио да, нахо дят изме не ние

те мпе ратуры: о тре зо к

EF б уде т

 

 

раве н Dt. Сре дню ю уде льную те пло е мк о стьглице рина вычисляю тпо фо рмуле :

 

 

 

 

 

D = × × -

+

×

× -

+

×

× -

K

) t t( C m ) t t(

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

K

1 1

 

где Ск c - те пло е мк о стьк ало риме тра, Dt

- по выше ние

те мпе ратуры, вычисле нно е

 

 

по рис.3; m и C - масса и те пло е мк о стьглице рина; m1 и С1 - то ж е дляк о лб о чк и;

 

 

m2 и С2 - то ж е

для про б к и; t - исхо дная те мпе ратура к о лб о чк и с глице рино м

 

 

(о к о ло 20 °C); tк

– те мпе ратура к ало риме тра в к о нце о пыта. Уче сть, что

 

 

 

 

 

 

C1 = 0,80 Д ж /г×K (те пло е мк о стьсте к ла);

 

 

 

 

 

В

 

С2 = 1.80 Д ж /г×K (те пло е мк о стьпро б к и).

 

 

 

 

 

"В ыво дах к раб о те " не о б хо димо ук азатьсле дую щ

е е :

 

 

 

 

 

 

1.

К ак о й

тип к ало риме тра

испо льзо ван

в

насто ящ е й раб о те ? (См.

 

 

"Л ите ратура" - п.[1]).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. По че му изме ре нно е значе ние Ск

c не равно те пло е мк о сти 1к г во ды, залито й

 

 

вк ало риме тр ( CH2O = 4180 Д ж /к г×K)?

3.Ок ак о й те пло е мк о сти Сиде тре чьсре дне й или истинно й? По че му?

4. Сравните

по луче нную

ве личину С

со справо чным значе ние м.

(См."Л ите ратура" -

п.[2]). Найдите

о тно сите льную

по гре шно стьизме ре ния (см.

Прило ж е ние ).

 

 

 

 

25

 

Л ИТЕР АТУ Р А

1.

К урс физиче ск о й химии / По д ре д. Я .И . Ге расимо ва. - Т .1 - М .: "Х имия",

1970. - С.72-73.

2.

К ратк ий справо чник физик о -химиче ск их ве личин / По д ре д. А .А . Равде ля

и А .М . По но маре во й. - Л .: "Х имия", 1983.- 232 с.

26

 

РАЗД Е Л II

В ТО РО Е НАЧА Л О ТЕ РМ

О Д И НА М

И КИ . ХА РА КТЕ РИ С ТИ ЧЕ С КИ Е

ФУ НКЦ И И И ТЕ РМ

О Д И НА М

И ЧЕ С КИ Е П О ТЕ НЦ И А Л Ы

В нутре нняя эне ргия (U), энтальпия (H), эне ргия Ге льмго льца (F) и эне ргия Гиб б са (G) это функ ции со сто яния систе мы (те рмо динамиче ск ие по те нциалы). Они име ю т разме рно сть эне ргии. Т е рмо динамиче ск ие по те нциалы являю тся к рите риями направле нияпро це сса: при со о тве тствую щ их по сто янных параме трах минимальные значе ния их о тве чаю т равно ве сию систе мы, при о трицате льных значе ниях про це сс про те к ае тсамо про изво льно , а при по ло ж ите льных значе ниях про це сс не во змо ж е н.

(

) VS,

(

) PS,

(

) VT,

(

) PT,

(

)U,V

(

(

(

(

(

2

)

VS, > 0

U

=

2

)

PS,

> 0

H

=

2

) VT,

> 0

F

=

2

)

PT,

> 0

G

=

2

) UV,

< 0

S

=

Е сли те рмо динамиче ск ие функ ции

пре дставить функ циями е сте стве нных

пе ре ме нных U = f(S,V); H = f(S,P); F = f(V,T); G = f(P,T), то че ре зк аж дую

изэтих

функ ций и их про изво дные

разных по рядк о в мо ж но выразитьв явно й

фо рме

лю б о е

те рмо динамиче ск о е

сво йство систе мы. По это му ук азанные функ ции

называю тхарак те ристиче ск ими.

 

 

В

со сто янии равно ве сиясисте мы те рмо динамиче ск ие по те нциалы е е име ю т

минимально е значе ние при

по сто янстве

сво их е сте стве нных пе ре ме нных, а

энтро пия име е т мак симально е значе ние при по сто янстве внутре нне й эне ргии и

об ъ е ма систе мы.

Дляо пре де ле нияте рмо динамиче ск их по те нциало в (в частно сти, сво б о дно й эне ргии Гиб б са) иде альных и ре альных газо в испо льзую тся уравне ния:

для1

мо ляиде ально го газа:

G = G(T) + RT×lnP

 

для1

мо ляре ально го газа:

G = G(T) + RT×lnf

 

По сле дне е уравне ние пре дло ж е но

Л ью исо м и им ж е

вве де на функ ция f

ле туче стьили фугитивно сть:

 

 

 

f = P;

lim(f/P) = 1 при P® 0.

З де сьg- к о эффицие нтле туче сти газа.

 

Д ля приб лиж е нно го вычисле ния ле туче сти ре альных

газо в испо льзую т

ме то д, о сно ванный на принципе со о тве тстве нных со сто яний.

Со гласно к о то ро му

27

ряд о динак о вых сво йств, в то м числе и к о эффицие нт ле туче сти различных

ре альных газо в, о к азываю тся равными при о динак о вых значе ниях приве де нно й те мпе ратуры (τ) и приве де нно го давле ния(π): γ = f/P = ϕ(π, τ ).

Приве де нно й

те мпе ратуро й

и

приве де нным

давле ние м

называю тся

со о тве тстве нно о тно ше ния τ = T / Tк р

и π = P / Pк р,

где

Pк р

и

Tк р

к ритиче ск ие

давле ние и те мпе ратура.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раб ота 1

 

 

 

 

 

 

 

И ЗМ Е РЕ НИ Е ТЕ М П Е РА ТУ РНО Г О КО ЭФФИ Ц И Е НТА ЭД С

 

ЭЛ Е КТРО ХИ М

И ЧЕ С КО Й Ц Е П И И РА С ЧЕ Т ТЕ РМ

О Д И НА М

И ЧЕ С КИ Х

 

ФУ НКЦ И Й ХИ М

И ЧЕ С КО Й РЕ А КЦ И И

 

 

 

 

 

ОБЩ АЯ ХАР АК ТЕР ИСТИК А Р АБОТЫ

 

 

 

 

Связь ме ж ду

раб о то й и те пло то й о б ратимо го

про це сса

устанавливае тся

уравне ние м Гиб б са-Ге льмго льца [1]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= −

+ (max ∂T)P. A A

T

Hmax

(1)

Приме ните льно к

гальваниче ск им эле ме нтам уравне ние

(1) записывае тся в

фо рме :

 

= −

 

+ (

∂T)P.E

T

EzF /

H

(2)

 

 

 

е сли уче сть, что

A = zFE, (где zF - к о личе ство

эле к триче ства,

про ше дше го

в

эле ме нте , E е го Э Д С) и выразитьве личину в дж о улях.

 

 

 

 

 

 

Уравне ние

(2)

мо ж е т б ыть

испо льзо вано

для

расче та о сно вных

те рмо динамиче ск их функ ций ре ак ции в гальваниче ск о м эле ме нте при изме ре нии Э Д Си е е те мпе ратурно го к о эффицие нта:

эне ргии Гиб б са

-

G = zFE, (Д ж /мо ль),

 

 

(3)

H = zF[E - T(∂E/∂T)P], (Д ж /мо ль),

энтальпии

(4)

 

S = zF(∂E/∂T)P, (Д ж /мо ль),

 

энтро пии

 

 

 

 

(5)

 

 

 

 

 

эне ргии Ге льмго льца

 

F =

G - P

V =

G -

nRT,

(Д ж /мо ль),

(6)

 

 

 

 

 

 

 

внутре нне й эне ргии

 

U =

H - P

V =

H -

nRT,

(Д ж /мо ль),

(7)

 

 

 

 

 

 

 

где V - изме не ние о б ъ е ма,

n - изме не ние числа мо ле й газо о б разных участник о в

химиче ск о й ре ак ции.

В раб о те мо ж е тб ытьиспо льзо вана о дна изсле дую щ их эле к тро химиче ск их це пе й:

Zn | ZnSO4(нас.) || CuSO4(нас.) | Cu;

Cd | CdCl2 (нас.) || KCl (нас.) | AgCl,Ag;

28

Cd | CdCl2 (нас.) || PbCl2 (нас.) | Pb;

Pb | PbCl2 (нас.) || KCl (нас.) | AgСl,Ag; Pb | Pb(CH3COO)2 || Cu(CH3COO)2 | Cu.

М о гут б ыть испо льзо ваны и

другие це пи, со

ставле нные из о б ратимых

эле к тро до в, пр едпоч т и т ельно 2-го

р ода , у к о то ро го

б о ле е высо к име значе ния

те мпе ратурно го к о эффицие нта Э Д С.

Т ип по луэле ме нто в, к о нце нтрация раство ро в и те мпе ратуры ук азываю тся пре дварите льно (о б ычно о т20°Сдо 50°С).

 

 

П ОСТАНОВК А ЗАД АЧ И

 

В раб о те

о пре де ляю т Э Д С эле к тро химиче ск о й це пи

и е е те мпе ратурный

к о эффицие нт.

По

по луче нным данным рассчитываю т

те рмо динамиче ск ие

ве личины G,

H,

S, F, U и со по ставляю тих с данными, со де рж ащ имисяв

[2].

 

 

 

Раб о та со сто итизэтапо в:

1.Приго то вле ние по луэле ме нто в.

2.По дго то вк а устано вк и дляизме ре нияЭ Д С.

3.И зме ре ние Э Д Сце пи.

4. Расче т те мпе ратурно го к о эффицие нта Э Д С и те рмо динамиче ск их по те нциало в.

ОБОР У Д ОВАНИЕ, Р ЕАК ТИВЫ И М АТЕР ИАЛ Ы .

Ре ак цио нная эле к тро химиче ск ая яче йк а, по луэле ме нты (ук азываю тся пре по давате ле м), во дянаяб аня, цифро во й во льтме тр, те рмо ме тр.

М ЕТОД ИК А ВЫ П ОЛ НЕНИЯ Р АБОТЫ .

Э тап1. Приго то вле ние по луэле ме нто в.

К аж дый по луэле ме нт(рис. 1) пре дставляе тсо б о й ме талличе ск ую пластину

2, по ме щ е нную

в

цилиндриче ск ий

сте к лянный

со суд

3,

со де рж ащ ий

со о тве тствую щ ий насыщ е нный раство р с о садк о м со ли.

В низу со суд заглуше н

к о рк о во й

про б к о й

4,

смо че нно й раство ро м хло ристо го

к алия. М е талличе ск ую

пластину

пре дварите льно

зачищ аю т на

наж дачно й

б умаге ,

о б е зж ириваю т и

про мываю тпо сле до вате льно во до про во дно й и дистиллиро ванно й во до й.

 

 

Э тап 2. По дго то вк а устано вк и дляизме ре нияЭ Д С.

 

 

Со б ираю тизме рите льную устано вк у из яче йк и, по ме щ е нно й в те рмо стат,

и

цифро во го

во льтме тра

5 (рис. 1). Я че йк а пре дставляе т

со б о й

стак ан

1,

29

запо лне нный насыщ е нным раство ро м хло ристо го к алияс по ме щ е нными в не го двумяпо луэле ме нтами (рис.1).

Этап 3. И змерени е ЭД С цеп и .

М е то дик а изме ре ний зак лю чае тсяв сле дую щ е м. Стак ан с по луэле ме нтами

и раство ро м хло ристо го

к алия по ме щ аю т в во дяную б аню , где по дде рж ивае тся

заданная те мпе ратура.

Т е мпе ратуру в яче йк е ме няю т че ре з 5-7 градусо в.

В ыде рж иваю тяче йк у при к аж до й те мпе ратуре 30-35 мин. Т е мпе ратуру изме ряю т не по сре дстве нно в яче йк е (1). Сле дятза те м, что б ы о садо к со ли в по луэле ме нте не исче зал. В связи с этим не ре к о ме ндуе тсяпро во дитьиссле до ванияпри t>50°С.

И зме ряю т Э Д С це пи с по мо щ ью

цифро во го во льтме тра

(наприме р,

В 7-21) с

по гре шно стью

изме ре ния 0,1

мВ . И зме ре ния при к аж до й те мпе ратуре

про во дят

че ре з к аж дые

5-10 минут до

те х по р, по к а

три по сле дние о тсче та со впадут с

то чно стью ± 0,5 мВ . По сле дне е

по к азание

записываю т.

З ате м задаю т но во е

значе ние те мпе ратуры с по мо щ ью те рмо стата.

 

 

 

V

5

 

 

 

 

1

Рис.1. Схе ма устано вк и

 

 

дляпро ве де ния

 

2

эк спе риме нта.

 

 

 

3

 

 

4

 

KCl (нас)

 

 

При

выпо лне нии раб о ты сле дуе т рук о во дство ваться о б щ ими правилами

о б ращ е ния с эле к триче ск ими приб о рами; о сто ро ж но о пуск ать те рмо ме тр

в

яче йк у.

 

 

 

 

 

 

ОБР АБОТК А Р ЕЗУ Л ЬТАТОВ

 

По

данным

изме ре ния Э Д С

эле к тро химиче ск о й це пи стро ят график

зависимо сти Э Д С

о т те мпе ратуры,

к о то рый б уде т пре дставлять линию

с

по ло ж ите льным или о трицате льным нак ло но м в зависимо сти о твыб ранно й це пи. Графиче ск и по танге нсу угла нак ло на прямо й о пре де ляю т те мпе ратурный к о эффицие нтЭ Д С(dE/dT) и рассчитываю твсе те рмо динамиче ск ие ве личины по

уравне ниям (3-7). Ре зультаты изме ре ний и расче то в записываю тв таб лицу:

30

Таб ли ц а1

Д анные эк спе риме нта и ре зультаты расче та те рмо динамиче ск их функ ций

t, °C

T, K

Э Д С, В

E/ T,

G,

H,

S,

U,

 

 

 

В /град

Д ж /мо ль

Д ж /мо ль

Д ж /(мо ль*К )

Д ж /мо ль

 

 

 

 

 

 

 

 

Про во дят со по ставле ние по луче нных ре зультато в с изве стными в лите ратуре [2], вычисляю т % расхо ж де ния и де лаю т со о тве тствую щ ие выво ды. В ыво д до лж е н о тве чатьпо ставле нно й задаче и со де рж атьо тве ты на во про сы:

1.

К ак о в

харак те р те мпе ратурно й

зависимо сти

Э Д С

иссле дуе мо й

гальваниче ск о й це пи?

 

 

 

2.

В о змо ж но ли само про изво льно е

про те к ание химиче ск о го

про це сса в

выб ранно й систе ме ? Об о снуйте выво д по луче нными ре зультатами.

 

3.

К ак о во

расхо ж де ние (о тно сите льная о шиб к а)

по луче нных значе ний

те рмо динамиче ск их по те нциало в с те о ре тиче ск ими?

 

 

ЛИ ТЕ РА ТУ РА

1.Физиче ск аяхимия: Уче б . длявузо в / По д ре д. Стро мб е рга А . Г.- 4 -е изд.,

пе ре раб . и до п. – М .:В ысш. шк ., 2001. – С.97-98, 247-253.

2. Раб ино вич В .А ., Х авин З .Я . К ратк ий химиче ск ий справо чник : Справ. изд. /

По д ре д. А .А .По те хина и А .И .Е фимо ва. - 3-е

изд., пе ре раб . и до п. - Л .: Х имия,

1991. -432с.

 

 

 

 

 

Раб о та 2

 

 

НА БЛ Ю Д Е НИ Е К РИ Т И ЧЕ СК И Х Я В Л Е НИ Й . И З М Е РЕ НИ Е

 

К РИ Т И ЧЕ СК ОЙ Т Е М ПЕ РА Т УРЫ РТ УТ НЫ М Т Е РМ ОМ

Е Т РО

Е сли нагре ватьж идк о стьв зак рыто м со суде (не по лно стью

запо лне нно м), то

пло тно сть ж идк о сти

б уде т уме ньшаться, а

пло тно сть пара

над

ж идк о стью

уве личиваться. При

не к о то ро й те мпе ратуре

пло тно сть ж идк о сти

стано вится

равно й пло тно сти пара (рис.1): в то чк е К исче зае тме ниск , разде ляю щ ий ж идк о сть и пар. Однак о не то льк о пло тно сть, но и все различияме ж ду о б о ими агре гатными

со сто яниями про падаю т.

При это й те мпе ратуре

и выше со суд все гда напо лне н

то льк о о дно ро дным ве щ е ство м. Т е мпе ратура tк р

исче зно ве ния ме ниск а являе тся

к ритиче ск о й те мпе ратуро й, а давле ние

в со суде ,

о тве чаю щ е е tк р, называе тся

к ритиче ск им давле ние м.

 

 

 

 

Пе ре хо д из ж идк о го

в газо о б разно е

со сто яние

про исхо дит по сте пе нно , б е з

разрыва не пре рывно сти,

в то вре мя к ак

при к ипе нии это т пе ре хо д про исхо дит

ск ачк о м. По ме ре приб лиж е нияк к ритиче ск о й те мпе ратуре ск о ро стьуме ньше ния пло тно сти ж идк о сти и уве личе ния пло тно сти пара растут и в то чк е tк р о ни б е ск о не чно ве лик и.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]