Determinarea capacitatii calorice (constantei) calorimetrului

Determinarea capacitatii calorice (constantei) calorimetrului

Scopul lucrarii: Insusirea metodei calorimetrice pentru determinarea efectelor calorice a proceselor chimice. Determinarea constantei calorimetrului - K.

Aparatajul, materiale si reagenti: termostat, calorimetru, agitator, pahar de 0,5 l, termometrul lui Beckmann, cintar tehnic (analitic), major, secundamer, KNO₃ sau KCl.

Aspecte teoretice

Valoarea K a calorimetrului poate fi determinata prin utilizarea unui proces termic cunoscut, de exemplu, prin metoda bazata pe cunoasterea caldurii de dizolvare Q a unei sari. De obicei se folosesc KNO₃ sau KCl, masurind experimental variatia temperaturii ∆T la dizolvarea sarii in apa:

Q = K (∆T / n),

unde Q - este caldura de dizolvare a sarii;

n - cantitatea de moluri de substanta;

K - capacitatea calorica a calorimetrului;

∆T - variatia temperaturii in procesul dezvoltarii sarii.

Caldura de dizolvare se numeste cantitatea de caldura care se elimina sau se absoarbe la dizolvarea unui mod de substanta intr-o cantitate destul de mare de solvent, incit adaosul lui de mai departe nu influenteaza asupra marimii efectului termic.

La dizolvarea unei sari in apa se petrec concomitent doua procese:

Distrugerea retelei cristaline si disociatia moleculelor in apa. In acest caz caldura se absoarbe din mediul inconjurator in cantitate Q₁.

Hidratatia ionilor, care este condusa de eliminarea unei cantitati de caldura Q₂.

Caldura de dizolvare a sarii prezinta suma acestor doua marimi:

Qdizolv. = Q₂ + (-Q₁) = Q₂ - Q₁

La dizolvarea substantelor ce posed o duritate inalta a reselei cristaline si slab hidrateaza in apa, se observa absorbtia caldurii din mediul exterior. Substantele, reteaua cristalina a carora nu posed destula duritate, insa formeaza in solutie ioni foarte hidratati (de exemplu - ionii de hidrogen sau hidroxid), dimpotriva se dizolva prin eliminarea caldurii.

Caldura de dizolvare se mareste cu marimea cantitatii solventului, revenit la un mol de substanta dizolvata. Insa, daca la 1 mol de substanta revin aproximativ 250+300 moluri de solvent, atunci dilutia solutiei practic nu influenteaza asupra marimii caldurii de dizolvare.

Efectuarea experimentala a lucrarii:

Nitratul de potasiu se piseaza pina la o fractie fina, se cintareste 5 g cu exaccitatea de 0,01 g. In paharul calorimetrului se toarna 300 ml de apa, se inchide cu un dop, in care se aranjeaza termometrul lui Beckmann (Fig. 1). Se stabileste temperatura apei, iar apoi temperatura solutiei cu ajutorul termometrului Beckmann. Nivelul mercurului in termometrul lui Beckmann se aranjeaza in regiunea de sus a lui, deoarece dizolvarea nitratului de caliu este condusa de absorbtia caldurii.

Pentru a determina valoarea corecta a efectului termic al procesului chimic, fizic sau fizico-chimic este necesar de a lua in consideratie schimbul de caldura a calorimetrului cu mediul exterior in procesul experientei.

Cu acest scop procesul calorimetric se imparte in trei perioade:

perioada initiala (sau prealabila) ce continua 5-7 minute

perioada principala - procesul de dizolvare a sarii

perioada finala - continua 5-7 minute

Dupa ansamblarea sistemului calorimetric si pornirea agitatorului, se asteapta citeva minute, dupa care se incepe citirea cu precizie a temperaturii la intervale de 30 secunde. Daca viteza de variatie a temperaturii cu timpul se mentine constanta, atunci se considera incheiata perioada initiala (aproximativ 5-7 minute) si se declanseaza procesul de dizolvare, trecindu-se astfel la perioada principala care este caracterizata de o crestere (sau micsorare) esentiala a temperaturii.

Pentru aceasta se ridica capacul calorimetrului si atent se introduce in apa, masa cintarita in prealabil, se pune repede capacul si in continuare se fixeaza temperatura. Dupa un interval de timp, dependent de tipul procesului, se atinge o valoare maxima sau minima a temperaturii, marcind astfel sfirsitul perioadei principale.

Fig. 1. Calorimetrul adiabatic: - calorimetru, 2 -termometrul lui Beckmann; - agitatorul, 4 - dop, 5 - solutie

Citind, in continuare, valorile  temperaturii se constata o viteza de variatie a ei mult mai mica, practic constanta, ceea ce caracterizeaza perioada finala a determinarii. Masurile se efectueaza cu exaccitatea de 0,002 grade.

Daca din careva cauza variatia temperaturii intr-un moment nu s-a putut fixa, atunci se pune defis, deoarece in caz contrar incorect se micsoreaza intervalul perioadei principale de timp. Aceasta v-a influenta asupra corectiei schimbului de caldura cu mediul exterior.

Se prezinta grafic temperatura cu functie de timp pentru procesul studiat, din
care se poate obtine valoarea de timp pentru procesul dat, din care se poate obtine
valoarea T corectata, procedind la o interpolare grafica adecvata (fig.2). Dependenta
T - in perioada initiala si finala este practic liniara. Se extrapoleaza dreptele respective pina ce intersecteaza verticala dusa de la timpul corespunzator jumatatii intervalului de timp ce caracterizeaza perioada principala. Se obtine valoarea corecta pentru ∆T ca fiind egala cu:

∆T = T_a - T_b

T Eseu: ELEMENTE DE BOTANICA - criterii ( intrebari ) minimale Document online: Bazele moleculare ale apoptozei

T

a Tm Tf

a Tm Tf