版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
1、此文檔僅供收集于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除內(nèi)容提要:本實驗利用氧彈式熱量計,以苯甲酸為標準物, 測量物質(zhì)燃燒時系統(tǒng)溫度隨時間的變化曲線,經(jīng)過雷諾校正和相關(guān)計算,得到163C, 102.20 kPa下,熱量計的水當量 為(1.87 0.07) X 103 J?1 ,進而得到蔗糖的燃燒熱為 (-16.4 0.1) ?,與文獻值比較誤差為-0.6 %。對實驗 的討論給出了可能引起誤差的原因,并說明了雷諾校正的原理及意義。1引言(略)2實驗部分2.1儀器和藥品GR 3500U型氧彈式熱量計,氧氣鋼瓶,壓片機, SWC- II D型溫差測量儀,RF-K1 型控制箱,數(shù)字萬用表,秒表,分析天平(萬分之一
2、),電子天平(百分之一),研缽, 容量瓶(1000 mL, 2000 mL)。鎳絲,棉線,苯甲酸(分析純),蔗糖(分析純)。2.2實驗步驟2.2.1水當量的測量取一段鎳絲,稱量其質(zhì)量m1,緊纏于氧彈兩電極上。取一段棉線,稱量其質(zhì)量m2。 稱取約1.0 g研磨過的苯甲酸,用專用壓片機壓片。用棉線綁住壓片,稱量總質(zhì)量m3后置于燃燒皿中,棉線兩端纏繞在鎳絲上。旋緊氧彈蓋,充入約1 MPa氧氣,隨即放氣。重復(fù)三次,最后充入1.0 MPa氧氣。用數(shù)字萬用表測得兩電極間的電阻為 1215 Q,符合要求。將氧彈放入熱量器中。從實驗室中的水箱內(nèi)取3000.0 mL水加入熱量器內(nèi)筒,關(guān)上熱量器蓋,插入溫差測 量
3、儀探頭,啟動控制箱開始攪拌。待水溫穩(wěn)定上升后,將溫差測量儀采零,開始計時, 每隔30 s記錄一次溫差。10 min后點火,每15 s記錄一次溫差。待溫差基本保持不變 后停止計時。停止攪拌,取出溫差測量儀探頭,打開蓋子,取出氧彈,泄去廢氣,打開氧彈,取 出剩余鎳絲并稱量其質(zhì)量 m4。2.2.2蔗糖燃燒熱的測量擦干氧彈內(nèi)外壁和熱量器內(nèi)筒,清理燃燒皿中的殘渣。用2.2.1所述方法測量蔗糖的 溫差-時間變化曲線,進而計算燃燒熱。3數(shù)據(jù)處理3.1實驗數(shù)據(jù)實驗過程中的溫度和大氣壓見封面。兩種物質(zhì)的各質(zhì)量測定數(shù)據(jù)見表1表1質(zhì)量測定數(shù)據(jù)樣品初始鎳絲質(zhì)量mi/g剩余鎳絲質(zhì)量m/g燃燒鎳絲質(zhì)量m0=m1-m4/g
4、棉線質(zhì)量m2/g樣品及棉線總質(zhì)量m3/g樣品質(zhì)量G=m3-m2/g苯甲酸0.01610.00510.01100.02411.12881.1047蔗糖0.01550.0209燃燒結(jié)束后取岀氧彈,燃燒皿內(nèi)壁和剩余鎳絲上附著有黑色光亮小球,與剩余鎳絲一同稱量得此數(shù)據(jù),相關(guān)處理 和討論見3.4、4.3。?點火。-0.01691.04821.0313分析天平的精度為o.oool g,即?務(wù)=?2=?湛=?4= o.oool g,則??0=?=0.0002 g。兩種物質(zhì)燃燒前后的溫差-時間數(shù)據(jù)見表2、表3。表2苯甲酸溫差-時間數(shù)據(jù)時間t/s溫差?T/K時間t/s溫差?T/K時間t/s溫差?T/K00.00
5、06150.0389302.046300.0026300.1709452.056600.0026450.4049602.064900.0036600.7039902.0781200.0036750.94910202.0901500.0056901.20410502.1021800.0067051.41410802.1092100.0077201.55811102.1122400.0077351.66311402.1142700.0087501.74511702.1183000.0097651.79512002.1243300.0107801.84412302.1263600.0107951.8
6、7912602.1273900.0128101.90912902.1294200.0138251.93813202.1294500.0148401.95913502.1304800.0158551.97913802.1305100.0168701.99614102.1305400.0168852.01314402.1315700.0189002.02414702.131600?0.0189152.03615002.131表3蔗糖溫差-時間數(shù)據(jù)時間t/s溫差?T/K時間t/s溫差?T/K時間t/s溫差?T/K00.0016150.0399601.226300.0076300.2029901.23
7、4600.0116450.44310201.240900.0146600.63310501.2461200.0176750.75810801.2501500.0206900.87311101.2521800.0217050.94911401.2542100.0227201.00111701.2572400.0237351.03912001.2602700.0247501.07412301.2613000.0267651.09012601.2613300.0277801.11012901.2633600.0277951.12813201.2633900.0278101.14613501.2644
8、200.0288251.15913801.2654500.0298401.17114101.2654800.0318551.17914401.2645100.0318701.18814701.2655400.0318851.19715001.2645700.0319001.204600點火。0.0329301.2173.2雷諾校正3.2.1苯甲酸根據(jù)點火時間和溫差變化情況,選取燃燒前和燃燒后的兩個平臺區(qū)時間范圍為0600 s和1080 s1500 s分別做線性擬合,回歸方程為:?= (3.01 0.06) X105 ? (2.12 2.05) X104?= 0.99?= (5.0 0.7) X
9、10-5 ? (2.059 0.009)?= 0.79利用Origin 9.0的Integrate功能直接對?T-t曲線從ti = 600 s積分到tf = 1080 s,其結(jié)果 為S= ? 796.14。根據(jù)雷諾校正的原理,應(yīng)當找到時間t0 (tit0W= 而 -D?水=麗-D?水_ 26450 X1.1047 + 3243 X0.0110 + 16736 X 0.0241=2.059-3000 X0.9988957 X4.1818 J?1 = 1.87 X103 J?1?/ -?2-?鎳2-?棉2-?- E?22?= 2(幣?12+ (丐莎??0)2+ (丐莎??2)2+ ( 麗??)2+
10、(?K ?)22.0593243X .002)2+(歸16736X .002)2 + FX 0.0001) 2 +26450 X1.1047 + 3243 X 0.0110 + 16736 X0.02412.059 2X0.01) 2 + (4.1818X 3000 X 0.9988957X 0.1%) 2=01 ?只供學(xué)習(xí)與交流?=-(? + ?) ?+ E? =1.0313o c 1.200 X4.1818X .07 X 103)2 +(1.0313X 3000 X 0.9988957X 0.1%) 2 +/ 3243(1.0313c 16736c 14401c 16965nX .0002
11、) 2 + (聞X .0001) 2 + (亦 X0.07)2+(1 X0.002)23-1=0.07X0 J?3.4蔗糖燃燒熱的計算蔗糖的恒容燃燒熱(? + ?) ?+ ?鎳?3 + ?棉?3.1中已提及,實驗過程中發(fā)現(xiàn),鎳絲燃燒后產(chǎn)生黑色光亮小球,與剩余鎳絲一同稱 量,總質(zhì)量大于燃燒前鎳絲的質(zhì)量。據(jù)此推測黑色光亮小球可能是鎳燃燒生成的氧化物, 主要為NiO。數(shù)據(jù)不足,難以估算實際上發(fā)生了反應(yīng)的鎳絲質(zhì)量,但注意到剩余鎳絲是 纏繞在電極柱、被螺絲壓住的一小段,可以用測定苯甲酸過程中剩余鎳絲的質(zhì)量估測測 定蔗糖過程中剩余鎳絲的質(zhì)量,由此估計m = 0.0155-0.0051 g = 0.0104
12、 g(1.87 X103 + 3000 X 0.9988957 X 4.1818) X 1.200 - 3243 X 0.0104 - 16736 X0.0169 ?=-1.0313=-16.4 7?1?=(彩?)2+ (菩??)2+(竽??0)2+(竽?2)2 + (的:琢?)2 + ( + ?尸蔗糖完全燃燒的反應(yīng)方程式為C12H22O11(s) + 12O2(g) 12CQ(g)+ 11H2O(l)此文檔僅供收集于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除則?n = 0,恒壓燃燒熱?= ?= -16.4 ?。4討論與結(jié)論4.1蔗糖燃燒熱實驗值與文獻值的比較蔗糖在100 kPa,298.15 K時的燃燒熱
13、為-16.48 ?,需將其校正到實驗條件下。蔗糖分子的摩爾質(zhì)量??= 342.3 ?/?1?25 C時??(02出2011,?= 429.8 ? , ?(C2,? = 29.4 ? , ?(CC2,? = 37.1 ? , ?(出0,?=75.3 ?,5則由 Kirchhoff 定律:?怒16.3實驗測得蔗糖在 正后)的誤差為?=刀?? = 491.7 ?11289.45)C= ?怒25 Q + - /? -16.49 ?3? 298.1516.3 C, 102.20 kPa下的燃燒熱為-16.4 ?,相對文獻值(??丈峡?-0.6%-16.5只供學(xué)習(xí)與交流實驗結(jié)果基本符合文獻值。4.2雷諾校
14、正的原理和影響雷諾校正可以消除非燃燒引起的熱量變化誤差。根據(jù)牛頓冷卻定律,當系統(tǒng)的溫度略高于環(huán)境時(溫度差1015C),系統(tǒng)向環(huán)境中的散熱速率與溫度差成正比:扇 K(T -其中K是常數(shù),T和0分別為系統(tǒng)和環(huán)境的溫度。 與環(huán)境交換的熱量?0)對上式積分,可得燃燒過程中,系統(tǒng)?q = / ?(?0 )? ?(?0 )?j ?( 0 T)?如果能找到一個時刻t0,假想實際燃燒開始時刻ti到t0過程中,系統(tǒng)與環(huán)境保持溫度相 等,在t0時刻瞬間完成燃燒放出熱量使體系溫度從 Ti升高到Tf,并在t0到實際燃燒完 成時刻tf內(nèi)仍與系統(tǒng)保持溫度相等,即可使q = 0,消除系統(tǒng)與環(huán)境之間熱交換引起的誤差。此即4
15、?(? 0 )?=囁?( 0 T)?對應(yīng)圖1、圖2的兩部分陰影面積雷諾校正在尋找Ti和Tf的過程中,對系統(tǒng)溫度變化的估計采用了線性擬合, 而實際 情況下系統(tǒng)溫度的變化不一定是線性的,這是雷諾校正不一定絕對有效的原因。對本實 驗所得數(shù)據(jù)而言,雷諾校正有效的減小了誤差。本實驗中,如果不對數(shù)據(jù)做雷諾校正,則苯甲酸燃燒前后的?T = 2.091 ?,蔗糖燃燒前后的?T = 1.218 ?,由此計算得到的熱量器水當量W = 1.65 X 103 J?1,蔗糖的燃燒熱??= -17.22 ?,相對文獻值的誤差為4.4%,遠大于經(jīng)雷諾校正后得到的結(jié)果4.3實驗誤差來源4.3.1熱量器與環(huán)境的熱交換熱量器雖然
16、有諸多絕熱措施,但仍與環(huán)境有一定的熱交換,其中部分可通過雷諾校 正加以消除。4.3.2熱量器內(nèi)筒中的水量容量瓶因掛壁導(dǎo)致定容不準確,用容量瓶向內(nèi)筒中加水時有水濺出。但考慮到水的 總量很大,這樣的小誤差可以忽略。4.3.3物質(zhì)質(zhì)量的稱量苯甲酸和蔗糖壓片在稱量之后的操作中有掉渣的現(xiàn)象,實際發(fā)生燃燒的質(zhì)量可能低 于稱量值??紤]到在 W和Qp的計算式中,苯甲酸和蔗糖的質(zhì)量都在分母上,較小的變 動就會引起相當大的誤差,因此保證苯甲酸和蔗糖壓片的完整性對實驗結(jié)果的準確度非 常重要。棉線和鎳絲雖然質(zhì)量很小,但其燃燒放熱不可忽略,具體數(shù)據(jù)見表6。在蔗糖的燃燒 實驗中,燃燒后剩余的鎳絲因有氧化物附著而難以準確測
17、定質(zhì)量,其誤差可能對結(jié)果有 一定的影響。表6棉線和鎳絲燃燒放熱的影響苯甲酸蔗糖總?cè)紵裏?J2965817282鎳絲燃燒放熱/J35.6733.73比例0.1%0.2%棉線燃燒放熱/J403.3282.8比例1.4%1.6%4.3.4物質(zhì)的不完全燃燒實驗中觀察到燃燒后,燃燒皿及氧彈內(nèi)壁有黑色粉末,其成分可能包含鎳的氧化物 及兩種有機物、棉線不完全燃燒生成的炭黑。4.4結(jié)論本實驗利用氧彈式熱量計,以苯甲酸為標準物,測量物質(zhì)燃燒時系統(tǒng)溫度隨時間的 變化曲線,經(jīng)過雷諾校正和相關(guān)計算,得到163C, 102.20 kPa下,熱量計的水當量為(1.87 0.07) X103 J?1,進而得到蔗糖的燃燒熱為(-16.4 0.1) ?,與文獻值 比較誤差為-0.6 %。主要誤差來源有熱量器與環(huán)境的熱交換、熱量器內(nèi)筒的水量及各種 物質(zhì)質(zhì)量的測定誤差。其中,熱量器與環(huán)境的熱交換經(jīng)雷諾校正得到了很好的補償。實 驗值與文獻值的吻合及較好的精密度說明了用氧彈式熱量器測物質(zhì)燃燒熱的可行性。5致謝本表中的數(shù)據(jù)是估計值,只用來大致比較棉線和鎳絲燃燒放熱的影響。其中蔗糖燃燒中鎳絲實際燃燒的質(zhì)量按3.4中敘述到的處理。感謝本實驗助教老師的講解和指導(dǎo),感謝同組同學(xué)的幫助和合作參考文獻1北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院物理化學(xué)實驗教學(xué)組, 物理化學(xué)實驗(第四版) ,2002,北京大學(xué) 出版社,
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025幼兒園消防安全工作總結(jié) 消防安全工作計劃
- 2025護士工作計劃表格
- Unit 9 Hot Soup Lesson 1 I'm thirsty(說課稿)-2023-2024學(xué)年北師大版(三起)英語四年級下冊
- 2025年語文老師兼班主任工作計劃范文
- 2025年春季學(xué)期德育工作計劃年度工作計劃
- 酒店員工問題解決能力培訓(xùn)
- 機床行業(yè)安全管理實踐總結(jié)
- 2025年銷售年度工作計劃書范文
- 酒店團隊協(xié)作與溝通能力提升培訓(xùn)
- 2025年幼兒園中班下學(xué)期工作計劃參考
- 洛欒高速公路薄壁空心墩施工方案爬模施工
- 事業(yè)單位公開招聘工作人員政審表
- GB/T 35199-2017土方機械輪胎式裝載機技術(shù)條件
- GB/T 28591-2012風力等級
- 思博安根測儀熱凝牙膠尖-說明書
- 數(shù)字信號處理(課件)
- 出院小結(jié)模板
- HITACHI (日立)存儲操作說明書
- (新版教材)蘇教版二年級下冊科學(xué)全冊教案(教學(xué)設(shè)計)
- 61850基礎(chǔ)技術(shù)介紹0001
- 電鏡基本知識培訓(xùn)
評論
0/150
提交評論