燃烧热的测定 摘要: 恒容和恒压燃烧热是理想绝热条件下的测量量, 本实验通过对萘燃烧热的测量证明,通过使用 雷诺校正图, 完全可以在常规仪器条件下, 求出较为精确的燃烧热值。 关键词: 燃烧热 量热计 萘 雷诺校正 1 前言 1. 1 反应原理和公式 要测定萘的燃烧热, 需要确定量热卡计每升高一度所需要的热量, 本实验以苯甲酸为标准物质加以测量, 其恒容燃烧时放出的热量为 26460 J· g-1。 实验中将苯甲酸压片准确称量并扣除 Cu-Ni 合金丝的质量后与该数值的乘积即为所用苯甲酸完全燃烧放出的热量。 实验中, 苯甲酸燃烧所放出的热量和 Cu-Ni 合金丝燃烧时放出的热量总和将一并传导到氧弹卡计使其升温。 根据能量守恒原理,物质燃烧放出的热量全部被氧弹及周围的介质(本实验以 3000 毫升水为主) 等所吸收, 得到温度的变化为△T, 所以氧弹卡计的热容为: 　 TTQl 9 . 2mQVC卡卡 其中: m 为苯甲酸的质量(准确到 105g) l 为燃烧掉的 Cu-Ni 合金丝的长度(cm) 　 2. 9 为每厘米 Cu-Ni 合金丝燃烧放出的热量单位(J· cm-1) 据此, 可算出待测物质的恒容燃烧热 MTCQv(待测物质的质量卡待测)m/l 9 . 2)( 然后根据 )(RTQQnvp 求出萘的恒压燃烧热。 1. 2 用雷诺作图法校正 T 由于实验过程中不可避免的存在着环境与体系间的热量传递, 我们不能准确地由温差测定仪上读出由于燃烧反应所引起的温度变化Δ T。 故采用雷诺图校正实验结果。 如图 1-1 所示, 将燃烧前后所观察到的水温对时间作图, 可联成 FHIDG 折线。左图中 H 相当于点火点。 D 为观察到的最高温度。 在温度为室温处作平行于时间轴的虚线, 交折线 FHIDG 于 I 点。 (图上未标明, 在曲线中间) 过 I 点作垂直于时间轴的 ab 线。 然后将 FH 线外延交 ab 线于 A 点。 将 GD 线外延, 交 ab 线于 C点。 则 AC 两点间的距离即为 T。 图中 AA′ 为开始燃烧到温度升至室温这一段时间 t1 内, 由环境辐射进来以及搅拌所引进的能量而造成量热计的温度升高。它应予以扣除之。 CC′ 为温度由室温升高到最高点 D 这一段时间 t2 内, 量热计向环境辐射而造成本身温度的降低。 它应予以补偿之。 因此 AC 可较客观的反应出由于燃烧反应所引起量热计的温升。在某些情况下, 量热计的绝热性能良好,热漏很小, 而搅拌器的功率较大, 不断引进能量使得曲线不出现极高温度点。 注意, 应用这种作图法进行校正时, 要控制上下两块封闭曲线面积大小相等, 这样才能尽量抵消。 图 1-1 雷诺校正图 2 实验 2. 1 实验仪器和试剂 氧弹式量热计 HR-15B 1 套 温差测定仪 1 台 拨动开关 1 只 压片机 1 台 调压变压器 2 个 氧气钢瓶 氧气减压器 1 个 万用表 1 个 充氧导管 1 个 Cu-Ni 合金丝 若干 容量瓶 1000ml 与 2000ml 各 1 萘(分析纯) 苯甲酸(分析纯) 2. 2 主要仪器介绍: 本实验采用南京南大万和科技有限公司生产的氧弹式量热计 HR-15B。 如图2.2-1 所示, 内筒 C 以内的部分为仪器的主体, 即为本实验研究的体系, 体系 C与外界以空气层 B 绝热, 下方有绝缘的垫片 4 架起, 上方有绝热胶板 5 敷盖。 为了减少对流和蒸发, 减少热辐射及控制环境温度恒定, 体系外围包有温度与体系相近的水套 A。 为了使体系温度很快达到均匀, 还装有搅拌器 2, 由马达 6 带动。为了准确测量温度的变化, 我们由精密的温差测定仪来实现。 实验中把温差测定仪的热敏探头插入研究体系内, 便可直接准确读出反应过程中每一时刻体系温度的相对值。 样品燃烧的点火由一拨动开关接入可调变压器来实现, 设定电压在24V 进行点火燃烧。 图 2.2-1 氧弹卡计安装示意图 如图 2.2-2, 氧弹是用不锈钢制成的, 主要部分有厚壁圆筒 1、 弹盖 2 和螺帽3 紧密相连; 在弹盖 2 上装有用来充入氧气的进气孔 4、 排气孔 5 和电极 6, 电极直通弹体内部, 同时作为燃烧皿 7 的支架; 为了将火焰反射向下而使弹体温度均匀, 在另一电极 8(同时也是进气管) 的上方还有火焰遮板 9。 　 图 2.2-2 氧弹的构造 2. 3 实验方法 1 将苯甲酸与已知长度合金丝放在压片机上压成圆片。 2 将压片制成的样品放在干净的滤纸上,小心除掉易脱落部分,然后在分析天平上精确称量。 3 安装热量计时, 插入精密电子温差测量仪上的测温探头。 4 在-1 .