WYZNACZANIE CIEPŁA ROZPUSZCZANIA

Transkrypt

1 Zakład Pocesów Chemczych Bochemczych Poltechk Wocławske Temodyamka Pocesowa Laboatoum WYZNACZANIE CIEPŁA ROZPUSZCZANIA Wocław 007 1

2 Wstęp W takce ozpuszczaa zachodz pześce od stau początkowego układu, twozoego pzez czyste składk pzyszłe meszay, wszystke w te same tempeatuze pod tym samym cśeem, do stau końcowego, w któym, w te same tempeatuze pod tym samym cśeem stee tylko eda faza staowąca oztwó. Zmay w cząsteczkach zachodzące podczas ozpuszczaa są badzo głęboke. Rozewau ulegaą wązaa mędzycząsteczkowe, twozą sę owe wązaa, zaówo cząsteczkowe ak atomowe spolayzowae pomędzy óŝym cząsteczkam substac wyścowych. Solwataca est zawskem powszechym. Istota óŝcą mędzy ozpuszczaem a eakca chemcza est to, Ŝe z ozpuszczae, e moŝa wązać Ŝadych okeśloych stosuków stechometyczych. PoewaŜ poces ozpuszczaa taktuemy ako zobayczy zotemczy, efekt ceply będze ówy zmae etalp układu, gdyŝ edya pacą est paca zmay obętośc. Cepło ozpuszczaa zaleŝy od stosuku lośc ozpuszczalka do lośc substac ozpuszczoe, dąŝąc do akeś watośc gacze dla ozceńczeń dąŝących do eskończoośc. Często a kzywe cepła ozpuszczaa w fukc stęŝea końcowego oztwou poawa sę ekstemum. Zgode z powyŝszym cepłem ozpuszczaa azywać będzemy lośc cepła wydzelaą w czase ozpuszczaa odesoą do edego mola edego ze składków zgode z zaleŝoścą: = (1) Ozaczaąc pzez I c etalpe molową czystego składka pzed zmeszaem, a pzez I ego etalpe w oztwoze otzymaym zotemcze zobaycze otzymamy: a stąd, dla oztwou dwuskładkowego otzymamy: = ( I ) = I o + o (3) I = I o + ( I o ) (3a) I c ( I I ) = Gdze deksy: = substaca ozpuszczoa, = ozpuszczalk. c () Cel ćwczea Celem ćwczea est zalezee cepła ozpuszczaa zdefowaego ówaem 3a. poewaŝ poma powadz sę w waukach zblŝoych do adabatyczych zaduemy efekt ceply meszaa z zaleŝośc podstawowe:

3 ( m c T ) = p + (4) gdze st cepło stat w czase pomau. st Apaatua pomaowa Pomay cepła meszaa wykoue sę pzy pomocy zestawu kaloymetyczego ZKL 4. Zestaw te pzygotoway pewote do pomau cepła spalaa słuŝy, po usuęcu bomby kaloymetycze, do pomau cepła meszaa. Podstawowe elemety zestawu (ys.1) to: aczye kaloymetycze (1), klowae poleowae, umeszczoe a podstawce zolacye w płaszczu temostatyczym (). Pecyzyy temomet o podzałce 0,01 o C (3) umocoway est w uchwytach podśwetlacza skal pzez dwudzelą pokywę wduową wpowadzoy do aczya kaloymetyczego. Do meszaa ceczy w aczyu słuŝy meszadło z slczkem elektyczym (4). Zaówo temomet ak meszadło mocowae są a metalowych statywach tak skostuowaych, by umoŝlwć łatwe wymowae aczya kaloymetyczego. Zestaw zawea detycze kaloymety. Cetalą częścą zestawu staow pulpt steowczy (5), wyposaŝoy w lampk kotole zapalaące sę koleo w odstępach pęcosekudowych. Góa dola lampka zapalaą sę a pzema co 30 sekud z edoczesym udezeem gogu sygalzuącym momet odczytu tempeatuy. W dole częśc pulptu zaduą sę wyłączk: secowy gogu oaz podwóe wyłączk, po edym dla kaŝdego kaloymetu: meszadła mechaczego, podśwetlacza skal temometu, wbatoa. Wbato słuŝy do automatyczego, okesowego wywoływaa dgań temometu w celu zapobeŝea zahamowaom pzepływu tęc w kaplaze temometu. Pzebeg pomau NawaŜka substac, któe cepło ozpuszczaa est pzedmotem pomau zamkęta est w cekoścee bańce szklae umocowaa gumkam do stalowego pęta. Rodza substac e est zay wykouącym ćwczee. Dla kaŝde awaŝk est podaa e masa lość wody, któą aleŝy apełć aczye kaloymetycze. Wodę destylowaą odmeza sę pzez waŝee a wadze szalkowe z dokładoścą do 1g. Masa aczyka kaloymetyczego 1113g. W celu wykoaa pomau aleŝy: 1. Napełć aczye kaloymetycze okeśloą loścą wody.. Ustawć, pzy pomocy gzałk elektycze lub kostek lodu tempeatuę wody w aczyu w pzedzale o C, posługuąc sę pzy tym temometem z podzałką 0,5 o C. 3. Włączyć ultatemostat wstawć aczye kaloymetycze do płaszcza temostatowaego. 4. Wpowadzć do aczya meszadło, temomet pomaowy oaz baeczkę z póbką. 5. Pzykyć aczye kaloymetycze pokywą wduową. 6. Włączyć włączk główy, gogu, wbatoa, meszadła podśwetlacza skal odpowedego kaloymetu. 3

4 7. Delkatym ucham stalowego pęta z baeczką meszac wodę w aczyu kaloymetyczym otować wskazaa temometu. (pzez lupę) w odstępach 30 sekudowych. 8. Po ustablzowau sę tempeatuy (lub pzyostów tempeatuy) stłuc eegczym udezeem baeczkę szklaą o do aczya, w poblŝu kawędz. Opeace tą aleŝy wykoywac badzo ostoŝe, Ŝeby e uszkodzć temometu. Sam momet stłuczea powe wypaść me węce w polowe tewału mędzy dwoma koleym odczytam tempeatuy. 9. W dalszym cągu meszać oztwó w aczyu otować tempeatuy aŝ do osągęca stablzac. Oblczea Tempeatua początkowa T 1. JeŜel pzed stłuczeem baeczk wystąpła stablzaca tempeatuy (wahaa ok. 0,003 o C) to ako tempeatuę początkową pzymue sę śed ą z klku ostatch pomaów pzed stłuczeem bańk. Jeśl tempeatua wzastała lub malała w sposób w pzyblŝeu edostay, tempeatuę początkową okeśla sę pzez tepolacę lową ostatch pomaów do mometu stłuczea baeczk. Tempeatua końcowa T. Gdy wystąpła stablzaca tempeatuy lub stablzaca pzyostów tempeatuy po stłuczeu baeczk tempeatuę końcową wyzacza sę aalogcze do tempeatuy początkowe. Okeślee lośc wydzelaego cepła. Ilość cepła wydzeloego w takce pomau wyzacza sę z blasu ceplego układu: [ W + C ( m + m )]( ) = px w T T 1 (5) gdze W stała kaloymetu [J/deg] m masa awaŝk [kg] m w masa wody [kg] ( ) 1 T C p cepło właścwe oztwou w ego śede tempeatuze T + [J/kg deg] Podczas pomau uŝywa sę tylko lewego kaloymetu o stałe w [J/deg] oaz temometu o umeze fabyczym 408/75. Jako C p pzymue sę cepło właścwe wody w tempeatuze pomau (oztwó badzo sle ozceńczoy). Wszystke oblczea powy zostać wykoae z dokładoścą co ame 4 cyf zaczących. W spawozdau aleŝy podać: welkość awaŝk substac ozpuszczoe oaz lość wody, tabele odczytów wskazań temometu w aze potzeby wykesy tepolacye tempeatuy Oblczea: wykem pomau est podae z dokładoścą do 3 cyf zaczących. Wszystke welkośc aleŝy podawać w edostkach układu SI. 4

5 Rysuek 1. Schemat zestawu kaloymetów ZKL 4. 5