Определение изменение температуры в ходе химической реакции

Типичный вид температурной кривой правильно поставленного калориметрического опыта при измерении экзотермического эффекта показан на рис. 2. Расчет величины изменение температуры в ходе химической реакции DT с учетом теплообмена по закону Ньютона производится графическим методом.

На миллиметровой бумаге построить зависимость температуры (°С) от времени (с). На оси абсцисс откладывается время в масштабе 1 с = 1 мм, на оси ординат – температуру в масштабе 1°С = 5 см (рис. 2). После того как на график нанесены все экспериментальные точки, получается кривая ABCD. Участок AB называется начальным периодом, BC - главным, CD - конечным. Чтобы определить DT, не искаженное тепловым обменом, происходящим в течение времени главного периода, продолжают линии AB и CD до пересечения с вертикальной прямой EF. Для этого точки m и n, соответствующие начальной и конечной температурам главного периода, наносят на ось ординат. Через середину отрезка mn проводят линию KP. Пересечение этой линии с кривой BC дает точку g, определяющую положение прямой EF. Отрезок EF будет равен DT.

Характер линии BC зависит от условий протекания теплового процесса (например, от смешивания), наклон кривой AB и CD зависит от характера теплообмена с окружающей средой.

 

Таблица 2

Раствор	DT1	DT2	DT3		K, кДж/град	Q, кДж	Θ	e
HCl + NaOH						-57,36
CH3COOH + NaOH
HCl + NH4OH

 

Расчет систематической погрешности

Систематическая погрешность проведенных измерений возрастания температуры раствора в ходе реакции при доверительной вероятности 0.95 определяется по формуле:

где Θ_j систематическая погрешность всех использованных средств измерения:

· погрешность термометра Q₁ = 0,1%;

· погрешность пипетки Q₂ = Q₃ = 2%;

· концентрации стандартных растворов кислоты и основания Q₄ = Q₅ = 0,1%.

 

Расчет погрешности в определении теплового эффекта реакции

Погрешность в определении теплового эффекта исследуемой реакции определяется как погрешность косвенных измерений из выражения

Погрешность в определении теплового эффекта калибровочной реакции, известного с большой точностью может быть близкой к нулю. Погрешности в определении возрастания температуры раствора в ходе реакции нейтрализации e (DТ₀) и e (DТ_1,2), как показывает практика, определяется систематической погрешностью Q. Таким образом, погрешность в определении теплового эффекта может быть рассчитана по формуле

Содержание и оформление отчета

Отчет о проведенной работе должен включать:

1. Постановку цели работы;

2. Краткие теоретические основы метода калориметрии;

3. Описание экспериментальной установки;

4. Результаты измерений температуры в ходе проведения калибровочной и исследуемой реакций в виде таблиц;

5. Расчет погрешности измерений;

6. Выводы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

 

1) Как описывается первый закон термодинамики при протекании изопроцессов различного типа?

2) Как связан закон Гесса с первым законом термодинамики?

3) Какие следствия закона Гесса Вы знаете?

4) Что называется теплотой образования соединения?

5) В чем заключается метод калориметрии?

6) Какие типы калориметров Вы знаете?

7) Для чего необходимо проводить калибровку калориметрической установки при адиабатическом способе измерения?

8) Какие причины обуславливают погрешность измерения в данной работе?