Визначення істинної зміни температури в калориметрі при термохімічному процесі.

Для визначення змін температури в калориметрії використовують метастатичний термометр Бекмана.

Термометр Бекмана відрізняється від звичайного, по-перше, більш точною шкалою, яка дозволяє спостерігати зміни температури до 0, 002˚ С; по-друге, іншим запасним ртутним резервуаром, за допомогою якого можна змінювати кількість ртуті в основному нижньому резервуарі і тим значно розширяти діапазон вимірюваних температур. Шкала такого термометра, яка має довжину 25-30 см, поділена всього на 5˚ (іноді на 6˚) з відмітками між ними десятих і сотих часток. Перевівши деяку кількість ртуті з нижнього резервуару у верхній, або додаючи з верхнього у нижній, завжди можна настроїти термометр так, щоб температура попадала на середину цієї умовної шкали (тобто між 4˚ і 2˚).

Щоб настроїти термометр, необхідно привести в контакт ртуть обидвох резервуарів. Для цього, підігріваючи рукою (а якщо цього недостатньо, то опустивши в теплу воду), викликають розширення ртуті в нижньому резервуарі з тим, щоб заповнити весь капіляр доверху. Потім швидко перевернути головкою вниз і злегка постукуючи по головці, добиваються того, щоб ртуть у запасному резервуарі підійшла щільно до верхньої частини капіляра, наповненого ртуттю із нижнього резервуару і злилася з нею. Після цього термометр обережно (щоб не розірвати ртуть) повертають в попереднє вертикальне положення. Нижній резервуар з ртуттю відразу занурюють в попередньо підготовлену склянку з водою, температура якої повинна дорівнювати температурі чистого розчинника. Металічну головку термометра закріплюють в штативі. Термометр не повинен торкатися стінок склянки і не повинен спиратися на дно. Розмішуючи воду паличкою протягом 3-5 хвилин підтримують її температуру сталою. Це забезпечує те, що ртуть нижнього резервуару охолоджуючись, стискається, і, будучи злита з ртуттю верхнього резервуару (через капіляр), перетягує недостатню кількість ртуті із верхнього резервуару в нижній. Через 5 хв., звільнивши із штатива головку термометра і взяти основний стержень термометра посередині однією рукою, швидко його виймають із води і енергійно стукнувши руку з затисненим термометром в другій, викликають відрив верхньої ртуті від капіляра. Таким чином закінчується основне, але ще не повне настроювання термометра, оскільки в робочій частині його (нижньому резервуарі з капіляром) є деякий надлишок ртуті. Таким надлишком є та невелика кількість ртуті, яка знаходиться у верхній половині капіляра, між потрібними поділками шкали і місцем, де був здійснений розрив ртуті. Легко підігрівши рукою нижній резервуар, викликають розширення ртуті, що відразу відмічають за невеличкою крапелькою ртуті, яка появиться біля кінця капіляра у верхньому резервуарі. Цю крапельку слід струсити у верхній резервуар. Необхідно перевірити, чи достатньо цієї кількості скиненої ртуті, чи ні, повторним зануренням термометра в склянку з водою. Якщо температура, що відповідає температурі вище бажаної поділки (тобто вище, ніж середина між 2˚ і 4˚), то струшування крапельки ртуті слід повторити і ще раз перевірити показання термометра, опустивши його в ту ж склянку з водою.

При роботі з калориметром спостерігаються часткові втрати тепла в навколишнє середовище, що викривляє вимірювану різницю температур початку і кінця процесу. Для визначення істинної зміни температури використовують графічний метод. Весь калориметричний процес поділяють на три періоди:

1) попередній період 5 хв;

2) головний період, що відповідає протіканню термохімічного досліду (розчиненню солі чи реакції нейтралізації);

3) заключний період — 5 хв.

Перемішуючи воду в калориметрі, спостерігають кожні 0, 5 хв. за температурою, що змінюється в результаті обміну теплом із навколишнім середовищем. Коли встановлюється рівномірний хід температури, тобто коли зміни температури кожні 0, 5 хв. стануть однаковими, починають записувати температуру через кожні 1 хв. із точністю до 0, 005°С (попередній період). Виконують 6 відліків. На сьомому відліку починають розчинення солі чи іншу реакцію для вимірювання теплового ефекту, не виключаючи секундомір і не перериваючи запису температури. Розмішують розчин, і продовжують запис температури (головний період). Якщо температура змінюється дуже швидко, відлік можна робити з точністю до 0, 1°С. По закінченні головногоперіоду, коли хід температури знову стане рівномірним (заключний період), роблять ще 6 відліків і дослід за­кінчують. Якщо відлік чергового показання термо­метра під час досліду не був зроблений, то слід підкреслити пропущений відлік і записати наступний на своє місце, під своїм порядковим номером. Інак­ше це скоротить плавний період і вплине на величи­ни виправлення. Точне значення зміни температури в калориметрі під час проведення процесу визначається графічним методом, що дає змогу враховувати можливий теплообмін калориметра з навколишнім середовищем (рис 1.2)

Рис.1.2. Графічний метод визначення істинної зміни температури в калориметрі при термохімічному процесі.

За отриманими даними будують графік (рис.1.2) на міліметровому папері, відкладаючи по осі абсцис час t, а на осі ординат — температуру Т. На графіку АВ — попередній період, ВД – головний період, а ДЕ — заключний. Прямі АВ і ДЕ екстраполюють, і час періоду ВД поділяють навпіл (точка С). З точки С опускають перпе­ндикуляр до перетину з обома продовженими прямими. Відрізок між точками К і F, виражений у градусах, покаже дійсну зміну температури DT, викликану процесом, з урахуванням виправлення на теплообмін.