методические разработки к практикуму по физической химии. часть I (для студентов химического факультета)

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.И.УЛЬЯНОВА-ЛЕНИНА Кафедра физической химии МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ К ПРАКТИКУМУ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ Часть I Для студентов химического факультета Казань 2005 Составители: Манапова Л.З., Новиков В.Б. Методические разработки к практикуму по физической химии. Часть I. Для студентов химического факультета. - Казань: КГУ, 2005. 25 с. Научный редактор Б.Н.Соломонов © Казанский государственный университет, 2005 г. © Манапова Л.З., Новиков В.Б. 2005 г. 2 КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ Ознакомиться со следующими теоретическими вопросами: первый закон термодинамики. Термохимия. Закон Гесса и его следствия. Теплоемкость. Закон Кирхгофа. Калориметрия. Термометр Бекмана и обращение с ним. Процесс, теплоту которого определяют, проводят в специально сконструированном приборе - калориметре и наблюдают вызванное этим процессом изменение какого-либо свойства калориметра - чаще всего температуры (иногда объема или давления). Конструкции калориметров очень разнообразны и зависят от особенностей изучаемого процесса (его длительности, величины теплового эффекта, температуры и необходимой точности измерения). В простейших случаях калориметр представляет собой сосуд Дюара или тонкостенный металлический стакан, наполненный жидкостью (обычно водой) и снабженный мешалкой и термометром. Другие детали калориметра определяются особенностями процесса, для изучения которого он предназначен. Проводя в таком калориметре процесс, тепловой эффект которого надлежит измерить, наблюдают вызванное им изменение температуры калориметра. В калориметрических записях принято величине Q приписывать знак «+» в тех случаях, когда температура калориметра увеличивается. Это наблюдается тогда, когда в калориметре проводят какой-либо процесс, связанный с уменьшением внутренней энергии или энтальпии участвующих в нем тел (остывание нагретого тела, экзотермическая реакция и т.п.). В противоположных случаях (уменьшение температуры калориметра) величине Q приписывают знак «-». Таким образом, когда результаты калориметрических измерений хотят выразить как изменение внутренней энергии (∆U) или энтальпии (∆Н) процесса, проведенного в калориметре, величину Q (тепло, полученное калориметром в исследуемом процессе) следует брать с обратным знаком. В калориметрии обычно определяется не абсолютная температура, а лишь разность температур (∆t). Для этой цели служит метастатический термометр, известный под названием термометра Бекмана. Его особенностью является наличие в верхней части термометра дополнительного резервуара, в который при желании может быть переведена часть ртути из основного резервуара. Это дает возможность использовать один и тот же термометр для проведения измерений в разных интервалах температур. Шкала такого термометра 3 охватывает интервал температур в 5-6º и разделена на деления, соответствующие 0,01º. Разумеется, при различных наполнениях ртутью основного резервуара термометра 1º шкалы его будет отвечать различным интервалам температуры. Таким образом, следует помнить, что шкала такого термометра имеет лишь условный характер, и для перевода разности температур, отмеченной по термометру, к действительному значению разности температур необходимо ввести поправку на так называемое «значение градуса». Эта поправка обычно дается в паспорте термометра для различных интервалов температур (т.е. для различных наполнений ртутью резервуара). Настройка метастатического термометра, шкала которого охватывает 5º , на нужный диапазон те