Термодинамика. Растворы: Методические указания к лабораторным работам по курсу «Физическая химия», страница 11

указывается на используемом приборе. В этом уравнении величина  соответствует температуре спаев термопар, находящихся вне калориметра, а  – температура «рабочих» спаев, помещенных в раствор.

Для проведения опытов необходимо приготовить навески солей в расчете на 300 мл воды при конечной концентрации соли, равной 0,20 М. Используемые соли должны быть сухими и тщательно растертыми в фарфоровой ступке. Наличие крупных кусочков соли увеличивает время растворения и приводит к дополнительным ошибкам в определении теплоты растворения.

            После приготовления требуемых навесок солей во внутренний стакан наливают 300 мл дистиллированной воды, закрывают термостат крышкой, включают магнитную мешалку и фиксируют в течение 7 минут показания приборов. При использовании цифрового вольтметра 5 удобнее записывать в таблицу величины через каждую минуту. Далее, на седьмой минуте следует засыпать соль и продолжать фиксировать показания прибора. После введения соли рекомендуется 4-6 замеров сделать через 30 секунд, а остальные  – через минуту, закончив замеры через 10-12 минут после засыпки соли.

            Расчет интегральной теплоты растворения производят по формуле

где  – постоянная калориметра;  – изменение температуры при растворении;  – молекулярный вес соли;  – навеска соли в граммах.

            Постоянная калориметра характеризует количество тепла, необходимое для повышения температуры внутри калориметра на один градус. Её определяют, внося в калориметр фиксированное количество тепла (например, пропуская через электрическое сопротивление ток в течение определенного времени) и определяя одновременно повышение температуры. Численное значение постоянной дается преподавателем или определяется студентами по величине  растворения «стандартной» соли.

            Изменение температуры  при растворении определяют графически. Поскольку температура раствора пропорциональна величине измеряемой ЭДС, строят график непосредственно в координатах «».

            Из графика следует, что время опыта делится на три периода. В первом периоде до момента засыпки соли () наблюдается равномерное увеличение температуры (ЭДС) за счет выделения тепла при вращении мешалки в воде. При добавлении соли в момент  наблюдается интенсивное снижение температуры и по окончании растворения () наблюдается ее монотонное увеличение.

            Очевидно, что в процессе растворения раствор обменивается теплом со средой, поэтому для расчета  необходимо по опытным данным построить гипотетическую зависимость  для «мгновенного» растворения.

            С этой целью определяют время конца растворения  как точку, в которой зависимость «» становится линейной. По графику находят середину второго периода и восстанавливают перпендикуляр к оси абсцисс до пересечения с продолжением линии равномерного изменения температуры (ЭДС) в I и III периодах. Определив таким методом величину  и зная температурный коэффициент термопары, рассчитывают понижение температуры

Рис.7. Зависимость E от времени наблюдения. По изменению ЭДС – ΔE находят Δt

Найденные опытным путем теплоты растворения солей вносят в таблицу 4 и оценивают абсолютную и относительную погрешности их определения, сопоставляя полученные результаты с табличными данными, приведенными в прил. 3 настоящего руководства.

Таблица 4

Результаты опыта

Отчет о работе завершают выводами.

Вопросы для самоконтроля

1.  Что называют интегральной и дифференциальной теплотами растворения?

2.  Как связана прочность кристаллической решетки соли и теплота ее растворения?