实验二燃烧热的测定华南师范大学物理化学研究所孙艳辉
实验二 燃烧热的测定 • 华南师范大学物理化学研究所 孙艳辉
实验二燃烧热的测定实验目的1）明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别与联系：2）掌握量热技术的基本原理；学会测定萘的燃烧热；3）了解氧弹卡计主要部件的作用，掌握氧弹卡计的实验技术：4）学会雷诺图解法校正温度改变值
实验二 燃烧热的测定-实验目的 ⚫ 1）明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热 与恒容燃烧热的差别与联系； ⚫ 2）掌握量热技术的基本原理；学会测定 萘的燃烧热； ⚫ 3）了解氧弹卡计主要部件的作用，掌握 氧弹卡计的实验技术； ⚫ 4）学会雷诺图解法校正温度改变值
实验二燃烧热的测定-实验原理△cH1．物质的标准摩尔燃烧热（烩）1摩尔物质在标准压力下完全燃烧所放出的热量请思考：什么是完全燃烧？2.恒容摩尔燃烧热和恒压摩尔燃烧热恒容条件下测得燃烧热称为恒容摩尔燃烧热，等于这个燃烧反应过程的热力学能的变化：恒压条件下测得燃烧热称为恒压摩尔燃烧热等于这个燃烧热反应过程的摩尔烩变，化学反应热效应通常是用恒压热效应来表示
实验二 燃烧热的测定-实验原理 1. 物质的标准摩尔燃烧热（焓） 1摩尔物质在标准压力下完全燃烧所放出的热量。 请思考：什么是完全燃烧？ 2. 恒容摩尔燃烧热 和恒压摩尔燃烧热 恒容条件下测得燃烧热称为恒容摩尔燃烧热， 等于这个燃烧反应过程的热力学能的变化； 恒压条件下测得燃烧热称为恒压摩尔燃烧热， 等于这个燃烧热反应过程的摩尔焓变，化学反 应热效应通常是用恒压热效应来表示。 C Hm QV ,m QP,m
实验二燃烧热的测定实验原理3、两者关系Op,m = Qv,m +(Vg)RT(1)请思考：上式使用条件有何限制？其中△n的物理意义是什么？
实验二 燃烧热的测定-实验原理 ⚫3、两者关系 ⚫ （1） ⚫请思考：上式使用条件有何限制？其中n 的物理意义是什么？ QP,m = QV,m + ( B )RT
实验二燃烧热的测定--实验原理4、量热原理一能量守恒定律在盛有定量水的容器中，样品物质的量为n摩尔，放入密闭氧弹充氧，使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器各部件，引起温度上升。设系统（包括内水桶，氧弹本身、测温器件、搅拌器和水）的总热容为C（通常称为仪器的水当量，即量热计及水每升高1K所需吸收的热量），假设系统与环境之间没有热交换，燃烧前、后的温度分别为T1、T2，则此样品的恒容摩尔燃烧热为：C(T2 - T)Qv.m(2)n式中，Om为样品的恒容摩尔燃烧热(J·mol-l)；n为样品的摩尔数（mol)；C为仪器的总热容(J·K-或J/oC)。上述公式是最理想、最简单的情况
实验二 燃烧热的测定-实验原理 ⚫ 4、量热原理—能量守恒定律 ⚫ 在盛有定量水的容器中，样品物质的量为n摩尔，放入密闭 氧弹充氧，使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器各 部件，引起温度上升。设系统（包括内水桶，氧弹本身、 测温器件、搅拌器和水）的总热容为C（通常称为仪器的水 当量，即量热计及水每升高1K所需吸收的热量），假设系 统与环境之间没有热交换，燃烧前、后的温度分别为T1、 T2，则此样品的恒容摩尔燃烧热为: ⚫ ⚫ （2） ⚫ 式中，Qvm为样品的恒容摩尔燃烧热(J·mol-1 )；n为样品的摩 尔数（mol)；C为仪器的总热容(J·K-1或J / oC)。上述公式是 最理想、最简单的情况。 n C T T QV m ( ) 2 1 , − = −
实验二燃烧热的测定--实验原理但是，由于（1）：氧弹量热计不可能完全绝热，热漏在所难免。因此，燃烧前后温度的变化不能直接用测到的燃烧前后的温度差来计算，必须经过合理的雷诺校正才能得到准确的温差变化。（2）多数物质不能自燃，如本实验所用萘，必须借助电流引燃点火丝，再引起萘的燃烧，因此，（2）式等式左边必须把点火丝燃烧所放热量考虑进去如式（3）：- nQv,m- m点火丝 Q点火丝 =CAT(3)式中：m点火丝为点火丝的质量，Q点火丝为点火丝的燃烧热，为-6694.4J/g，△T为校正后的温度升高值仪器热容的求法是用已知燃烧烩的物质（如本实验用苯甲酸），放在量热计中燃烧，测其始、末温度，经雷诺校正后，按上式即可求出C
实验二 燃烧热的测定-实验原理 ⚫ 但是，由于（1）：氧弹量热计不可能完全绝热，热漏在所难 免。因此，燃烧前后温度的变化不能直接用测到的燃烧前后 的温度差来计算，必须经过合理的雷诺校正才能得到准确的 温差变化。（2）多数物质不能自燃，如本实验所用萘，必须 借助电流引燃点火丝，再引起萘的燃烧，因此，（2）式等式 左边必须把点火丝燃烧所放热量考虑进去如式（3）： ⚫ ⚫ （3） ⚫ 式中：m点火丝为点火丝的质量，Q点火丝为点火丝的燃烧热，为 -6694.4 J / g，T为校正后的温度升高值。 ⚫ 仪器热容的求法是用已知燃烧焓的物质(如本实验用苯甲酸)， 放在量热计中燃烧，测其始、末温度，经雷诺校正后，按上 式即可求出C。 − nQV ,m − m点火丝Q点火丝 = CΔT
实验二燃烧热的测定实验原理5雷诺校正目的：消除体系与环境间存在热交换造成的对体系温度变化的影响。方法：将燃烧前后历次观察的贝氏温度计读数对时间作图，联成FHDG线如图2-1-2。图中H相当于并始燃烧之点，D点为观察到最高温度读数点，将H所对应的温度T1，D所对应的温度T2，计算其平均温度，过T点作横坐标的平行线，交FHDG线于一点，过该点作横坐标的垂线a,然后将FH线和GD线外延交a线于A、C两点，A点与C点所表示的温度差即为欲求温度的升高△T。图中AA表示由环境辐射进来的热量和搅拌引进的能量而造成卡计温度的升高，必须扣除芝。CC表宗卡计尚环境辐射出热量和搅拌而造成卡计温度的降低，因此，需要加上，由此可见，AC两点的温度差是客观地表示了由于样品燃烧使卡计温度升高的数值
实验二 燃烧热的测定-实验原理 ⚫ 5 雷诺校正 ⚫ 目的：消除体系与环境间存在热交换造成的对体系温度变 化的影响。 ⚫ 方法： ⚫ 将燃烧前后历次观察的贝氏温度计读数对时间作图，联成 FHDG线如图２-1-2。图中H相当于开始燃烧之点，D点为 观察到最高温度读数点，将H所对应的温度T1，D所对应 的温度T2，计算其平均温度，过Ｔ点作横坐标的平行线， 交FHDG线于一点，过该点作横坐标的垂线a,然后将FH线 和GD线外延交a线于A、C两点,A点与C点所表示的温度差 即为欲求温度的升高T。图中AA’表示由环境辐射进来的 热量和搅拌引进的能量而造成卡计温度的升高，必须扣除 之。CC’表示卡计向环境辐射出热量和搅拌而造成卡计温 度的降低，因此，需要加上，由此可见，AC两点的温度 差是客观地表示了由于样品燃烧使卡计温度升高的数值
实验二燃烧热的测定-实验原理温度温度HHLAa时间时间4.t2At
实验二 燃烧热的测定-实验原理 图 4-1 绝热较差时的雷诺校正图 图 4-2 绝热良好时的雷诺校正图
实验二燃烧热的测定实验原理有时卡计的绝热情况良好，热漏小，而搅拌器功率大，不断稍微引进热量，使得燃烧后的最高点不出现，如图2-1-3，这种情况下△T仍可以按同法校正之
实验二 燃烧热的测定-实验原理 ⚫有时卡计的绝热情况良好，热漏小，而搅 拌器功率大，不断稍微引进热量，使得燃 烧后的最高点不出现，如图2-1-3，这种情 况下T仍可以按同法校正之
实验二燃烧热的测定一仪器药品外槽恒温式氧弹卡计(一个)氧气钢瓶(一瓶)压片机(2台)数字式贝克曼温度计(一台）0～100℃温度计（一支）万用电表（一个）扳手 (一把)萘（A.R)苯甲酸（A.R或燃烧热专用）铁丝（10cm长）
实验二 燃烧热的测定—仪器药品 ⚫ 外槽恒温式氧弹卡计(一个) ⚫ 氧气钢瓶(一瓶) ⚫ 压片机 (2台) ⚫ 数字式贝克曼温度计(一台) ⚫ 0～100℃温度计(一支) ⚫ 万用电表（一个） ⚫ 扳手（一把） ⚫ 萘（A .R） ⚫ 苯甲酸（A.R或燃烧热专用） ⚫ 铁丝（10cm长）