燃燒熱的測定
燃燒熱是指1 mol物質(zhì)完全燃燒時的熱效應(yīng),是熱化學(xué)中重要的基本數(shù)據(jù).
燃燒熱可在恒容或恒壓情況下測定.由熱力學(xué)第一定律可知:在不做非膨脹功情況下,恒容反應(yīng)熱QV=ΔU,恒壓反應(yīng)熱Qp=ΔH.在氧彈式量熱計中所測燃燒熱為QV,而一般熱化學(xué)計算用的值為Qp,這兩者可通過下式進行換算:
Qp=QV + ΔnRT
在盛有定量水的容器中,放入內(nèi)裝有一定量樣品和氧氣的密閉氧彈,然后使樣品完全燃燒,放出的熱量通過氧彈傳給水及儀器,引起溫度升高.氧彈量熱計的基本原理是能量守恒定律,測量介質(zhì)在燃燒前后溫度的變化值,則恒容燃燒熱為:
QV =(M/m)· W·(t終-t始)
式中:W為樣品燃燒放熱使水及儀器每升高1℃所需的熱量,稱為水當量.
水當量的求法是用已知燃燒熱的物質(zhì)(如本實驗用苯甲酸)放在量熱計中燃燒,測定其始、終態(tài)溫度.一般來說,對不同樣品,只要每次的水量相同,水當量就是定值.
熱化學(xué)實驗常用的量熱計有兩種: 一種是絕熱式氧彈量熱儀,裝置中有溫度控制系統(tǒng),在實驗過程中,環(huán)境與實驗體系的溫度始終相同或始終略低0.3℃,熱損失可以降低到極微小程度,可以直接測出初溫和最高溫度; 另一種為環(huán)境恒溫量熱儀,量熱計的最外層是溫度恒定的水夾套,實驗體系與環(huán)境之間有熱交換,因此需由溫度——時間曲線(即雷諾曲線)校正后進行確定初溫和最高溫度.
我們物理化學(xué)實驗室所用的量熱計是環(huán)境恒溫式量熱計.其實驗裝置如下圖所示.
HR—15型恒溫式量熱儀:
用途:主要用于煤炭、石油、食品、木材、炸藥等物質(zhì)發(fā)熱量的測定.凡是生產(chǎn)使用可燃物質(zhì)的企業(yè)和大專院校、科研及軍工等部門都需要測定可燃物的發(fā)熱量,以科研實驗數(shù)據(jù)說明可燃物質(zhì)的主要質(zhì)量標準.
熱容量 約10450 J/℃ (或:水當量W在-14450 J/℃左右)
鋼 彈(氧彈) 容 量 300 ml
真 空 度 13.33 Pa
充氧壓力 2.942 kPa
耐壓性能 9.807 kPa
內(nèi) 筒 水 容 量 約3.3 升
實驗過程:
1.樣品壓片;氧彈充足氧;量熱計內(nèi)筒調(diào)水溫;裝好氧彈...[詳細見教材...]相關(guān)課件
2.打開燃燒熱數(shù)據(jù)采集程序;待其水溫穩(wěn)定幾min,點火;若溫度明顯上升,是點火成功;從微機屏幕上看溫度線變化,到溫度不再升高,幾min后即可停止實驗.數(shù)據(jù)記錄時間前后約20min.重新調(diào)節(jié)水溫燃燒第二個樣品.燃燒第一個樣品苯甲酸是為求水當量值;第二個是未知樣品.兩個樣品做完后用數(shù)據(jù)采集程序處理出結(jié)果.
注意事項:
1.充氧:氧氣鋼瓶在開總閥之前要把減壓閥關(guān)好;第一次充氧約5大氣壓趕空氣;第二次充氧10大氣壓(充氧不足則燃燒不完全).
2.在放置溫度傳感器時要小心,不要碰到金屬物體!
3.內(nèi)筒水溫要比外筒水溫低0.5-1℃.第二個未知樣品要換水,重新調(diào)節(jié)水溫.
4.注意正確應(yīng)用[溫度/溫差]切換按鈕,置零后別忘了切換回溫度顯示.
5.實驗完畢要把氧氣鋼瓶總閥關(guān)上,排凈余氣使指針回零后再關(guān)好減壓閥(若未排凈余氣,時間長了彈簧表就不準了).
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苯甲酸的恒容燃燒熱
苯甲酸的恒容燃燒熱
化學(xué)人氣:676 ℃時間:2020-04-11 10:26:34
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