열량계는 화학 반응의 열이나 얼음이 액체로 녹는 것과 같은 물리적 변화를 측정합니다. 반응열은 화학 반응의 열역학을 이해하고 어떤 종류의 반응이 자발적으로 발생할지 예측하는 데 중요합니다. 기본 열량계는 구성하기가 매우 쉽습니다. 필요한 것은 스티로폼 커피 컵 두 개, 뚜껑 및 온도계뿐입니다. 그러나 열량계를 사용하기 전에이를 보정하고 열량계 상수를 결정해야합니다. 장치의 열량계 상수를 찾으려면 아래 설명 된 단계를 따르십시오.
실험실 가운, 고글 및 장갑을 착용하십시오.
하나의 스티로폼 커피 컵을 다른 컵에 삽입하고 뚜껑을 부착하여 커피 컵 열량계를 조립합니다. 간단 해 보일지 모르지만 적절하게 보정하면이 커피 컵 열량계는 반응 열을 찾는 데 놀라 울 정도로 유용 할 수 있습니다.
눈금 실린더를 사용하여 약 50mL의 냉수를 측정합니다. 이 단계에서는 정확할 필요가 없습니다.
빈 커피 잔 열량계의 무게를 0.01g에 가장 가깝게 (또는 최대한 가깝게) 측정합니다. 이제 50 mL의 냉수를 넣고 뚜껑을 닫고 열량계의 무게를 재십시오. 빈 무게와 가득 찬 무게의 차이는 냉수의 무게입니다. 이 값을 기록하십시오 (가장 가까운 0.01 그램까지).
비커의 무게를 측정하고 무게를 기록합니다 (0.01 그램 단위로). 약 50 mL의 물을 추가하고 비커의 무게를 재십시오. 빈 무게와 가득 찬 무게의 차이는 뜨거운 물의 무게입니다. 이 값을 기록하십시오 (가장 가까운 0.01 그램까지).
링 스탠드와 클램프를 사용하여 비커를 고정하여 분젠 버너 위의 와이어 거즈 메시 위에 서도록합니다. 와이어 거즈 메쉬는 화염이 유리에 직접 닿는 것을 방지합니다. 두 온도계 중 하나를 비커에 놓고 클램프를 사용하여 고정하여 물에 매달려 있지만 비커 바닥에 닿지 않도록합니다.
분젠 버너에 불을 붙이고 뜨거운 물을 약 80도까지 부드럽게 가열합니다. 너무 빨리 데워서 끓이는 것보다 천천히 데우는 것이 좋습니다.
두 번째 온도계를 뚜껑을 통해 열량계에 삽입합니다. 열량계 내부의 물을 4 분 동안 저어주고 1 분 간격으로 가장 가까운 0.1도까지 온도를 기록합니다. 온도는 다소 일정하게 유지되어야합니다. 그렇지 않은 경우 냉수를 2 분 이상 더 두십시오.
5 분 직전에 분젠 버너를 아직 끄지 않았다면 끄고 뜨거운 물과 냉수의 온도를 기록하십시오. 열량계에 모든 뜨거운 물을 빠르고 조심스럽게 붓고 뚜껑을 닫고 온도계로 다시 저어줍니다.
총 5 분이 경과 할 때까지 30 초 간격으로 열량계의 온도를 측정하고 기록합니다.
Excel 또는 다른 스프레드 시트 프로그램을 엽니 다. 시간을 X 값으로 입력하고 온도를 y 값으로 입력하고 데이터를 그래프로 표시합니다. 스프레드 시트 프로그램을 사용하여 온수를 추가 한 후 데이터에 가장 적합한 라인을 찾으십시오. 가장 적합한 라인에 온수를 추가하기 전의 데이터 포인트를 포함하지 마십시오. 추세선은 선형이어야합니다.
그래프에서 가장 적합한 선을 적으십시오. x에 5 분을 대입하고 y를 계산합니다 (5 분에서의 외삽 온도). 이것을 외삽 온도 Tf라고 부를 것입니다.
열량계에 추가하기 직전에 뜨거운 물의 온도에서 Tf를 뺍니다. 이것은 당신에게 뜨거운 물, Th의 온도 변화를 줄 것입니다. Th에 4.184와 뜨거운 물의 질량을 곱하여 뜨거운 물이 줄 단위로 손실 된 에너지의 양을 알아냅니다.
Tf에서 냉수의 온도를 뺍니다. 이것은 당신에게 차가운 물의 온도 변화 인 Tc를 줄 것입니다. 냉수의 질량과 4.184를 곱하여 냉수가 얻는 에너지의 양을 줄 단위로 구합니다.
뜨거운 물이 잃어버린 에너지에서 냉수로 얻은 에너지를 뺍니다. 이것은 열량계가 얻는 에너지의 양을 제공합니다.
열량계로 얻은 에너지를 Tc (냉수의 온도 변화)로 나눕니다. 이 최종 답은 열량계 상수입니다.
필요한 것
- 커피 컵 열량계
- 온도계 2 개
- 분젠 버너
- 거룻배
- 건조 150 mL 비커
- 규모
- 눈금 실린더
- Excel 또는 OpenOffice와 같은 스프레드 시트 프로그램
- 물
- Ringstand
- 집게
- 와이어 거즈 메쉬
- 계산자
- 실험복
- 고글
- 장갑
팁
열량계 상수는 음수가 될 수 없습니다. 그렇다면 실수를 한 것입니다. 여러 번의 시행을 수행하고 해당 시행의 결과를 평균화하여 오류를 줄이십시오. 최종 평균의 불확실성은 표준 편차의 +/- 2 배입니다.
경고
화염으로 작업 할 때는 항상 매우 조심하십시오. 머리카락, 의복 또는 가연성 물질이 불 가까이에 가지 않도록하십시오. 더 이상 사용하지 않을 때는 버너를 끄십시오. 뜨거운 물로 작업 할 때는 각별히주의하십시오. 섭씨 80 도의 물은 피부에 흘리면 심한 화상이나 화상을 입을 수 있습니다.