1、圖 14.1 反應(yīng)量熱計(jì)本體結(jié)構(gòu)圖14.2 加樣裝置實(shí)驗(yàn)十四 反應(yīng)熱量計(jì)的應(yīng)用、目的要求掌握具有恒定溫度環(huán)境的反應(yīng)熱量計(jì)的原理和方法學(xué)會(huì)使用恒流源儀，掌握電能標(biāo)定的方法。掌握測(cè)定反應(yīng)熱的方法。、原理反應(yīng)熱量計(jì)本體結(jié)構(gòu) 見圖 14.l 。反應(yīng)熱量計(jì)用 硬質(zhì)玻璃燒制。量熱腔 a 的有效容積約 100m1， b 是 玻璃真空夾套，攪拌槳 c 亦由玻璃制成， 電加熱器 e 用錳銅絲繞制而成， 測(cè)溫元 件f 采用熱敏電阻，測(cè)溫元 件給出的信號(hào)用數(shù)字電壓 表或記錄儀進(jìn)行測(cè)量與記 錄。熱量計(jì)的加樣裝置見 圖 14.2 。加樣皿的有效容 積約 1ml，加樣皿與外套之 間為玻璃磨砂密封。 加樣皿 與外套上均有一

2、小環(huán) c ，兩者之間用硅橡膠帶相連，加樣時(shí)，推動(dòng)加樣桿e，使樣品落人反應(yīng)他中以進(jìn)行反應(yīng)。量熱腔的溫度變化用測(cè)溫電橋進(jìn)行測(cè)量。熱量計(jì)的感溫元件為熱敏電阻。當(dāng)進(jìn) 行反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)體系的溫度將因反應(yīng)熱的釋放而變化，熱敏電阻的阻值也隨之發(fā)生 變化測(cè)溫電橋?qū)⒋俗柚档淖兓D(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，由電壓表進(jìn)行測(cè)量。反應(yīng)熱量計(jì) 的測(cè)溫精度約 110-4K。實(shí)驗(yàn)裝置圖 為防止因環(huán)境溫度的變化對(duì)量熱腔本體溫度的影響，熱量計(jì)本體須放置在恒溫 槽中，恒溫槽溫度由精密控溫儀控制恒溫槽的控濕精度可達(dá)110-3K。當(dāng)被測(cè)樣品進(jìn)行反應(yīng)或溶解時(shí)，量熱腔內(nèi)的溫度變化與反應(yīng)熱之間存在下列關(guān) 系：Q C T（14-1 ）式中 C是量熱腔的表觀

3、熱容，當(dāng)溫度變化不大時(shí)，C 可視為常數(shù)。測(cè)溫電橋給出的溫差信號(hào)并不是 T 而是電動(dòng)勢(shì) E，當(dāng)濕度變化很小時(shí)，電動(dòng)勢(shì) E與溫差成正比， 即 T k E 故反應(yīng)體系釋放的熱量可由下式求出：Q C T Ck E k E（ 14-2 ）上式中的 k為儀器常數(shù)， k 可由電能標(biāo)定求出。2k I 2 RT / E電能（ 14-3 ）式中： R 為電加熱器電阻， I 為通電電流值， t 為通電時(shí)間。由電能標(biāo)定可求出儀器常數(shù) k 若已知 k 和反應(yīng)的 E，便可求出反應(yīng)熱效應(yīng) Q 的值。在反應(yīng)過程中，由于存在攪拌熱、熱傳導(dǎo)、熱輻射等因素的影響，在求反應(yīng)絕 熱溫升時(shí)，應(yīng)對(duì)上述因素進(jìn)行校正。一般采用雷諾圖對(duì)量熱曲線

4、進(jìn)行校正，其具體 校正方法見圖 14.3 。圖中橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)為溫度 （ 具體采用值一般為電壓信 號(hào) ） ， 整 個(gè) 量 熱 過 程 的 溫 度 時(shí) 間 變 化 情 況 由 曲 線 GACBH描 述 。圖 14.3 對(duì)校正量熱曲線的雷諾圖體系于 A 點(diǎn)開始反應(yīng)， GA 為反應(yīng)前期的熱譜曲線， BH為反應(yīng)后期的熱譜曲線， GA 與 BH 一般均為平滑的斜線， 但因反應(yīng)前后體系的溫度不同 故量熱腔與環(huán)境的熱交 換速率亦不同，故兩者的斜率不相同。如圖 14.3 ，分別作反應(yīng)前期 GA和反應(yīng)后期 BH的延長(zhǎng)線 在反應(yīng)主期曲線 AB上找一點(diǎn) C過 C點(diǎn)作垂線與上述的延長(zhǎng)線分別相 交于 D和 E，并

5、使：則線段 ED的長(zhǎng)度代表反應(yīng)體系的絕熱溫升。三、儀器和試劑SRC-100型溶解 -反應(yīng)熱量計(jì)，玻璃水槽。 DWT702 型精密溫度控制儀；精密恒 流源； 4 位半數(shù)字電壓表；分析純 KCl；二次蒸餾水。四、實(shí)驗(yàn)步驟調(diào)節(jié)控溫電橋的可變電阻及精密控溫儀的控溫信號(hào)，使恒溫槽的水溫穩(wěn)定在 298.15K 。向熱量計(jì)的量熱池中加入 100.00ml 二次蒸餾水。用分析天平準(zhǔn)確稱量約 0.35g/KCl ，故人加樣皿中，并將加樣皿裝在熱量計(jì)本體上，將熱量計(jì)本體放入恒溫槽中恒溫至298.15K 。當(dāng)恒溫槽溫度穩(wěn)定之后， 開始記錄溫度信號(hào) （E） 和相對(duì)的時(shí)間， 待被測(cè)信號(hào)的 變率穩(wěn)定之后， 繼續(xù)記錄至少

6、10組數(shù)據(jù)， 然后推動(dòng)加樣桿將 KCl加入量熱池中使其 溶解，同時(shí)記錄體系溫度的變化，待反應(yīng)后期的溫度變率穩(wěn)定之后，再繼續(xù)記錄至 少 10 組數(shù)據(jù)。反應(yīng)前期和反應(yīng)后期的記錄時(shí)間間隔為30s ，反應(yīng)主期的時(shí)間間隔為10s。反應(yīng)進(jìn)行完后，用電能標(biāo)定裝置對(duì)熱量計(jì)的儀器常數(shù) k 進(jìn)行標(biāo)定。用恒流源對(duì) 反應(yīng)體系進(jìn)行加熱控制電流的大小和加熱時(shí)間的長(zhǎng)短，使加入的電能能量與反應(yīng) 過程的熱效應(yīng)大致相等，電能標(biāo)定的溫度信號(hào)與時(shí)間的記錄方法與前相似。5實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉所有儀器的電源，取出熱量計(jì)本體，用蒸餾水沖洗干凈。五、數(shù)據(jù)處理1作溫度信號(hào) （即記錄的電壓信號(hào) E）與時(shí)間 t 的函數(shù)圖 并對(duì)圖形作雷諾校正， 求出 KCl 溶解反應(yīng)和電能標(biāo)定的絕熱溫升。2根據(jù)下式汁算 KCl 在 298.15K 下的摩爾溶解熱。14.5)2Q溶解 Q電能 （ED溶解 / ED電能） I RT （ED溶解 / ED電能）H m(298.15 K ) Q溶解MrWKCl14.6 )式中： Mr 是 KCl 的摩爾相對(duì)分子量， WKCl是樣品 KCl 的質(zhì)量， H m為 KCl 的摩 爾溶解熱其單位為 J mol六、注意事項(xiàng)1. 本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟是加樣，在加樣時(shí)，推桿的速度不宜太快，以確保加樣皿 中能充滿液體，樣品可完全溶解。2