봄베 열량계(bomb calorimeter)

목차

I. 서 론

II. 실 험


실험장치 :
Plain jacket calorimeter pellet press
0.01 ℃ 정밀도를 갖는 온도계(2개) fuse wire

시약 :

실험과정 :
봄베 열량계의 조립(그림 1.1 참조)

실험 조작

III. 데이터 분석

본문내용

적인 온도 대 시간에 대한 plot.
III. 데이터 분석
실험이 진행되는 과정에 시료의 연소에 의한 온도증가가 나타나며, 이 값은 정확한 보정을 하여야 한다. 일반적인 실험 데이타를 도시하면 그림 1.3과 같다. 연소를 시작하기 전에 jacket 내부의 물은 외부보다 낮아 안정된 온도증가가 이루어져야한다. 또한 온도가 최대점에 다다른 후 실온보다 높은 상태에서 일정하게 감소되는 것을 관측해야 한다. 실온은 연소시작 온도와 최대온도의 중간쯤일 것이다.
실온을 나타낸 선과 온도 곡선이 교차하는 점에서 실온을 나타낸 선에 수직인 선을 그리고, 연소를 시작하기 전과 최대 온도에 다다른 후 일정하게 변화하는 점들을 통과하는 점으로 이루어진 연장선이 이 수직선과 교차하도록 그린다. 계산으로 얻어진 총 열량으로부터 열용량을 얻기 위해 연소로 인해 증가된 온도를 계산하여 나눈다.
<연소열의 계산>
a = 점화시간 (min)
b = 최대온도의 60%가 되는 점의 시간(약 0.1분까지) (min)
c = 온도가 증가하기 시작하여 온도가 일정해지기 시작하는 시간 (min)
t_a
= 보정된 온도계를 사용하여 측정한 점화시간의 온도 (℃)
t_c
= 보정된 온도계를 사용하여 측정한 시간 c에서의 온도 (℃)
r_1
= 점화하기 전 5분 동안 증가하는 온도의 속도 (℃/min)
r_2
= 시간 c를 지난 후 5분 동안 증가하는 온도의 속도 (℃/min)
만약 시간
c
이후에 온도가 증가하지 않고 감소한다면
r_2
는 음수가
되며,
-r_2 (c-b)
의 값은 양수가 되어 온도 보정시 더해야 한다.
c_1
= 산을 적정하는데 사용된 표준염기의 양 (mL)
c_2
= 시료에 포함된 sulfur의 함량 (%)
c_3
= 점화시 소모된 wire의 길이 (cm)
W
= calorimeter의 열용량 (J/℃)
m
= 시료의 무게 (g)
① 아래와 같이 기술되는 온도 증가
t
를 계산하여라.
t~ =~ t_c `` -`` t_a ``-`` r_1 ``(``b``-``a``)`` -`` r_2``(``c``-``b``)
(4)
② 식 (3)을 사용하여 1 g의 benzoic acid의 연소반응에 따른 내부 에너지의 변화
H_g
를 계산한다.
③ 실험적으로 측정된 열량(
H_g
)은 다음과 같다.
H_g ~=~ {t``W``-``e_1 ``-``e_2} over m
(5)
여기서,
e_1
는 생성된 질산에 대한 보정 값(28.2 kJ/1.0N HNO3)이고,
e_2
는 점화시 소모된 wire에 대한 보정 값(4.6 J/cm)이다. 이 식을 이용하여 열량계의 열용량(W)을 결정하여라. 단, 온도계의 보정과 시료에 첨가되어 있는 sulfur의 보정은 생략한다.
④ 위의 결과로부터 봄베 내부에 존재하는 질소의 효과는 얼마나 영향을 미치는가?
⑤ 표준시료의 결과에 의해 구한 W를 사용하여 주어진 시료의 연소열(
DELTA U
및
DELTA H
)를 구하여라.
⑥ 참고문헌으로부터 얻은 표준 연소열과 실험으로 구한 결과는 어떠한 차이가 있는가?
⑦ 만약 이론치와 실험치 간에 0.1% 이상의 오차가 있다면 그 오차는 무엇으로부터 기인되는가?
참고문헌
1. Manual of Operating Instructions for the 1341 Oxygen Bomb Calorimeter, No. 204M and 205M, Parr Instrument Company, download at www.parrinst.com.
2. P. W. Atkins, Physical Chemistry, Sixth Edition, Oxford University Press, Oxford, Chapter 3, 1998.

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