2.Методика выполнения работы

Для определения теплоты растворения пользуются простым калориметром (рис. 2.1). Он состоит из фарфорового стакана (1), крышки (2) с тремя отверстиями, в которую вставляют мешалку (3) и термометр Бекмана (4). Среднее отверстие служит для введения соли в калориметр.

На технических весах взвешивают фарфоровый стакан и указанную преподавателем соль в количестве примерно 7 г. Перед взвешиванием соль должна быть измельчена.

В фарфоровый стакан наливают мерным цилиндром 500 мл дистиллированной воды; ставят стакан в калориметр, опускают в него мешалку, калориметр закрывают крышкой и осторожно устанавливают термометр Бекмана.

Собранный прибор оставляют в покое на 10 минут, чтобы все его части приняли одинаковую температуру.

Рис. 2.1 ‑ Калориметр для определения теплоты растворения соли в воде

Приступают к измерению, отсчитывая время по секундомеру или часам с секундной стрелкой. Начальное показание термометра, записывают с точностью до 0,01 °С, считая этот момент нулевым. Включают секундомер и мешалку, вновь записывают до истечения минуты показания термометра. Такие измерения делают в течение 9 минут. На 10-ой минуте измерения не делают, а в среднее отверстие засыпают соль и продолжают перемешивание. В 11-ю минуту вновь записывают показания термометра и так поступают до 25-ой минуты включительно. После этого измерения температуры прекращают.

3. Обработка экспериментальных данных

Отработку полученных экспериментальных данных начинают построения графика изменения температуры (рис. 3.1), который служит для определения истинного значения изменения температуры (). Для этого на оси абсцисс откладывают время в минутах, а на оси ординат – температуру. При точном выполнении всех операций температура растворителя до 10-ой минуты изменяется по прямой так же, как и после полного растворения соли. Через точки равномерного изменения температуры проводят прямые линии. Расстояние между последней точкой равномерного изменения температуры воды (т. а ) и начальной точкой равномерного изменения температуры раствора (т. б) делят вдоль оси абсцисс пополам через середину проводят ординату MN. Расстояние mn дает истинное значение перепада температур во времени.

Рас.3.1 ‑ Изменение температуры раствора во времени.

Теплоемкость системы рассчитывают по формуле:

, (3.1)

где m₁ – масса раствора, кг;

c₁ – удельная теплоемкость раствора KCl (взять из табл. П1 Приложения), Дж/кг·К;

m₂ – масса фарфорового стакана (m₂ = 0,220 кг), кг;

c₂ – удельная теплоемкость фарфора (c₂ = 1,069·10³ Дж/кг·К), Дж/кг·К;

m₃ – масса мешалки (m₃ = 0,0128 кг), кг;

c₃ – удельная теплоемкость металла (латунь) мешалки (c₃ = 0,385·10³ Дж/кг·К), Дж/кг К;

V – объем погруженной части термометра (4·10^-6 м³), м³;

0,46·10⁶ – удельная теплоемкость погружаемой части ртутного термометра, Дж/м³·К.

Массу раствора находят как сумму массы воды (V = 0,5 л) и массы растворенной соли.

Количество теплоты, выделенное или поглощенное при растворении взятой навески соли рассчитывают, используя выражение (1.1).

Теплоту растворения 1 моля соли (Дж/моль) вычисляют в соответствии с выражением (3.4):

, (3.4)

где М – молекулярная масса соли, кг/моль; m – масса соли, взятой для растворения, кг.