7. Ориентировочная основа действия (одд) для проведения самостоятельной работы студентов в учебное время.

Приборы и реактивы: сobra 3 базовый блок, измерительный модуль температура РТ 100, термопара для РТ 100, калориметр прозрачный, пипетка (50 мл), пипетор, зажим, нагревательный элемент, измерительный блок работы и мощности, универсальный блок питания, соединительные провода, магнитная мешалка, магнитный брусок, сепаратор для магнитного бруска, стеклянный сосуд (100 мл), цилиндр, стакан (600 мл), гидрооксид калия (0,1 моль/л), раствор соляной кислоты (0,1 моль/л).

Методика выполнения работы. Соберите установку как показано на рис. 1, но сразу не подключайте нагревательный элемент к измерительному блоку работы и мощности.

Рис. 1. Внешний вид установки.

Запустите программу Measure и выберите инструмент «Температура», установите параметры измерения согласно рис. 2.

Рис. 2. Параметры измерения.

После этого необходимо откалибровать датчик температуры. Для этого нажмите клавишу «Калибровать», установите температуру окружающей среды и нажмите кнопку «Калибровать». После проделанных операций нажмите «Далее».

1. Определение теплоты нейтрализации.

Заполните калориметр раствором гидрооксида калия (750 мл). Используя, пипетку и пипетор поместите 50 мл соляной кислоты в стеклянный сосуд. Расположите калориметр на магнитной мешалке и поместите внутрь калориметра магнитный брусок, включите мешалку. Установите стеклянный сосуд с кислотой внутрь калориметра. Отверстие пипетки должно быть выше уровня раствора щелочи и магнитный брусок мог свободно вращаться на дне калориметра.

Вставьте нагревательный элемент и температурный датчик в крышку калориметра и закрепите. Нагревательный элемент не включать. Накройте калориметр крышкой. После установки температурного равновесия (по истечению 10 мин), начните измерения, нажав кнопку Start measurement. Ждите 3 – 4 мин, затем потоком воздуха выдавите соляную кислоту из стеклянного сосуда в калориметр с гидроксидом калия. Для этого необходимо зажимом зажать резиновую трубку, грушей накачать воздух, разжать зажим. Системой будет достигнуто новое тепловое равновесие.

2. Определение константы калориметра.

Для определения константы калориметра необходимо нагреть систему. Установите на универсальном блоке питания переменный ток напряжением в 8 В. На измерители работы и мощности нажмите кнопку <Reset> (<Сброс>) и вставьте свободные концы нагревательного элемента в «Out». Когда на дисплее измерителя работы и мощности отобразится значение в 4000 Ws, выключите нагрев и определите точное значение сообщенной электрической энергии. Через 3 минуты остановите запись температуры. Повторите эксперимент. Во избежание ошибок измерения следует провести не менее двух измерений и найти среднее значение.

Обработка экспериментальных данных. На рис. 3 представлен график измерений, построенные в программе в момент остановки измерений. При помощи опции <Обзор> в меню инструментов найдите данные разницы температуры. На рис. 3 показан график изменения температуры со временем.

Рис. 3. График изменения температуры от времени.

Для нахождения величины Т к участкам кривой до и после температурного скачка проводят касательные. На участке до скачка температуры находят последнюю точку (Т₁), а на участке после – первую точку (Т₂), одновременно принадлежащие кривой и касательной. Эти точки сносят на ось ординат и определяют величину отрезка, численно равного Т.

Энтальпию нейтрализации рассчитывают по уравнению

где А– электрическая энергия, сообщенная системе;

Н – тепловой эффект растворения соли, Дж/моль;

Т₁ - изменение температуры в процессе растворения соли, К;

Т₂ - изменение температуры при нагревании системы, К;