Опыт 1. Определение водяного числа калориметра

Схема устройства калориметра приведена на рисунке 1.

1. Отмерить цилиндром и налить в стакан 500 м л дистиллированной воды.

2. Взвесить на аналитических весах около 7,45 г KCl. Поместить соль в пробирку, которую вставить в специальное гнездо.

3. Обычным термометром измерить температуру воды в стакане t₁.

4. Собрать установку в соответствии с рисунком 1. Убедиться, что при вращении мешалки ее лопасти не будут задевать термометр Бекмана и пробирку. Включить мешалку. Осторожно вращая ручку ЛАТРа, отрегулировать скорость вращения мешалки.

Рисунок 1 – Схема калориметра для определения тепловых эффектов:

1 – стакан; 2 – изотермическая оболочка; 3 – крышка; 4 – пробирка с навеской соли; 5 – пробка; 6 – термометр Бекмана; 7 – мешалка; 8 – электродвигатель, подключаемый к электросети через лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

5. В течении 8 – 9 минут с интервалом в 30 секунд замерять показания термометра и записывать их в таблицу 1. Это предварительный период опыта.

6. Не выключая секундомера, быстро высыпать содержимое пробирки в воду. Пустую пробирку вернуть в гнездо. Закрыть крышку калориметра. Продолжать замерять и записывать показания термометра через каждых 30 секунд. Это главный период опыта. Он продолжается 2 минуты. Происходит растворение соли, при этом температура падает.

7. Продолжать снимать показания еще в течение 8 минут. Это заключительный период.

Таблица 1 – Результаты опыта 1

8. На миллиметровой бумаге постройте график зависимости температуры от времени. График должен иметь вид, сходный с кривой, представленной на рисунке 2.

Кривая АВ показывает изменение температуры системы в ходе предварительного периода, кривая ВС соответствует изменению температуры в течение главного периода, участок кривой СD показывает изменение температуры в заключительном периоде.

Для определения изменения температуры Δt при растворении KCl из середины отрезка на оси абсцисс, отвечающего главному периоду, проводят перпендикуляр. Кривые АВ и СD продолжают до пересечения с этим перпендикуляром. Отрезок fg соответствует тому изменению температуры, которое имело бы место, если бы удалось сократить до нуля продолжительность процесса растворения и, следовательно, устранить теплообмен с окружающей средой

t, усл. град.

f

В

Δt А D

С

g

τ, мин

I II III

Рисунок 2 – Температурная кривая растворения KCl

9. Рассчитать среднюю температуру опыта в ⁰С по формуле (5). В качестве t₁ взять температуру воды в стакане, измеренную обычным термометром до опыта. Конечную температуру опыта t₂ рассчитать как (t₁–Δt).

10. По формуле (4) рассчитать удельную теплоту растворения KCl.

11. По формуле (6) рассчитать водяное число калориметра. Сделать вывод.