Wyznaczanie zmiany entalpii soli w procesie rozpuszczania

Katedra Fizyki i Biofizyki – instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych dla kierunku Lekarskiego
Ćw. M10
Wyznaczanie zmian termodynamicznych funkcji stanu. Wyznaczanie
zmiany entalpii soli w procesie rozpuszczania.
Zagadnienia:
Podstawy biotermodynamiki.
Układ termodynamiczny. Opis stanu układu termodynamicznego.
Zasady termodynamiki.
Energia wewnętrzna, entalpia i entropia jako termodynamiczne funkcje
stanu.
Bilans cieplny. Pojęcie ciepła i temperatury.
Proces topnienia. Ciepło topnienia.
Proces rozpuszczania. Ciepło rozpuszczania.
Instrukcja:
1. Odważ 5 porcji tiosiarczanu po 5 g każda.
2. Wyznacz masę wewnętrznego naczynia kalorymetru mk. Pamiętaj aby naczynie było
osuszone.
3. Napełnij wewnętrzne naczynie kalorymetru do połowy wodą o temperaturze
300C - 350C i wyznacz masę mkw.
4. Oblicz masę wody w kalorymetrze mw.
5. Umieść naczynie z wodą w osłonie termicznej kalorymetru i zmierz temperaturę
początkową Tp1.
6. Wsyp do wody w kalorymetrze jedną z odważonych porcji tiosiarczanu sodu m1.
7. Mieszaj roztwór w przykrytym kalorymetrze aż do całkowitego rozpuszczenia ciała
i zmierz temperaturę końcową Tk1. Nie zaglądaj do kalorymetru.
8. Dosyp następną porcję tiosiarczanu sodu m2, powtórz czynności z pkt. 7 i zmierz
temperaturę końcową Tk2.
9. Postępuj w ten sam sposób z kolejnymi porcjami tiosiarczanu aż do uzyskania 5
punktów pomiarowych.
10. Oblicz stężenia procentowe roztworów ki:
1
Katedra Fizyki i Biofizyki – instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych dla kierunku Lekarskiego
gdzie:
mi – masa wsypanego tiosiarczanu sodu
11. Oblicz cząsteczkowe zmiany entalpii układu ΔHi:
gdzie:
cri – ciepło właściwe roztworu (określić z wykresu dla danego stężenia roztworu)
ck – ciepło właściwe kalorymetru 891,2 J/kgK
UWAGA!!! Tk1 = Tp2, Tk2 = Tp3 ...
12. Oblicz całkowitą zmianę entalpii układu ΔH:
13. Przedstaw na wykresie zależność temperatury T roztworu od jego stężenia k;
T = f(k).
14. Wyniki pomiarów zestaw w tabelach.
15. Oszacuj niepewności wyników:
Oszacuj u(ΔHi) dla 3 wybranych pomiarów. Przyjmij, że masy oraz cri są
wyznaczone bardzo dokładnie. Zaniedbaj ich niepewności.
Wybierz u(ΔHi) maksymalne i przyjmij, że tyle wynosi niepewność dla
każdego z wyznaczonych ΔHi.
Oszacuj całkowitą niepewność u(ΔH):
lp
mw+mi (kg)
cri (kJ/kgK)
Tpi (K)
Tki (K)
ki (%)
mk
kg
mkw
kg
1
mw
kg
2
ΔH1
kJ
3
ΔH2
kJ
4
ΔH3
kJ
ΔH4
kJ
5
ΔH5
kJ
ΔH6
kJ
ΔH7
kJ
ΔH
kJ
Opracowano na podstawie:
2
Cr [kJ/kgK]
3.40
3.45
3.50
3.55
3.60
3.65
3.70
3.75
3.80
3.85
3.90
3.95
4.00
4.05
4.10
4.15
4.20
K [%]
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Zależność ciepła właściwego wodnego roztworu tiosiarczanu sodu od stężenia
Katedra Fizyki i Biofizyki – instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych dla kierunku Lekarskiego
J. Socka, M. Alchimowicz, J. Białłowicz; Fizyka z elementami biofizyki i agrofizyki
(przewodnik do ćwiczeń).
3