Этап 1. Определение теплоёмкости калориметрической системы.

Теплоёмкость калориметрической системы (постоянную калориметра К) можно определить несколькими методами.

А) Расчетный метод.

Величина К соответствует количеству теплоты, необходимому для нагрева калориметра на 1^о. Величину К можно вычислить приближенно как сумму теплоемкостей стакана, мешалки, воды или раствора.

(6)

где – масса стакана;

– масса мешалки;

– теплоемкость погруженной части термометра;

– масса воды;

– удельная теплоемкость материала стакана;

– удельная теплоемкость материала мешалки;

– удельная теплоемкость воды.

Массу стакана и мешалки определите взвешиванием на весах.

Удельная теплоемкость стекла равна 0,791 Дж/(г ∙;град).

Теплоемкость погруженной нижней части термометра Бекмана определяют по объему вытесненной воды в мерном цилиндре. Теплоемкость, отнесенная к 1 мл ртути и стекла, одинакова и равна 1,92 Дж/мл. Поэтому теплоемкость погруженной части термометра равна = .

 

В) Точно найти теплоемкость составных частей калориметра расчетным методом не всегда возможно. Поэтому постоянную калориметра можно определить по изменению температуры при растворении определенного количества соли с известной теплотой растворения. Уравнение теплового баланса в данном случае можно записать как:

(7)

 

откуда (8)

где – тепловой эффект процесса (Дж),

– интегральная теплота растворения соли (Дж/моль),

– масса воды (г),

– масса соли в растворе (г),

– молярная масса соли (г/моль),

с =4,10 Дж/г·К – теплоемкость раствора.

В качестве соли с известной теплотой растворения можно использовать хлорид калия или хлорид аммония. Так как при растворении неорганических солей (в случае образования разбавленного раствора) теплоемкость практически не изменяется, то теплота растворения будет мало зависеть от температуры. Вместе с тем, теплота растворения соли будет зависеть от концентрации образующегося раствора, поэтому необходимо рассчитать концентрацию раствора, образующегося при растворении соли с известной теплотой растворения и, в соответствии с этим, определить на основании справочных данных теплоту растворения этой соли для данной концентрации, а затем рассчитать постоянную калориметра.

В цилиндр наливают 400 мл дистиллированной воды. Калориметр закрывают крышкой, включают мешалку и в течение 5-6 мин. записывают через каждые 30 с показания термометра Бекмана (начальный период калориметрического опыта). Затем в цилиндр быстро всыпают заранее отвешенные на весах 3,00 г соли KCl, теплота растворения которой точно известна и продолжают записывать с тем же интервалом показания термометра Бекмана ещё 8-12 мин., не выключая мешалки (главный и конечный период опыта).

Таблица 1

Результаты калориметричкских измерений

Периоды калориметрического опыта	Время от начала опыта, мин	Показания термометра, К
Предварительный (5 – 6 мин)	1
2
…
Главный	0,5
1
1,5
…
Заключительный (8 – 12 мин)	1
2
…

Из-за поглощения теплоты при растворении соли произойдёт резкое падение температуры, поэтому термометр Бекмана следует настроить по верхней части условной температурной шкалы.

По завершении главного периода вновь устанавливается относительно равномерный ход температуры. Результаты заносят в таблицу 1