Термометр Бекмана (рис.5) відрізняється від звичайного, по-перше, точною шкалою, що дозволяє спостерігати зміни температури до 0,002 0 С, а по-друге, другим запасним ртутним резервуаром 1, за допомогою якого можна змінювати кількість ртуті в основному, нижньому резервуарі 2 і тим самим значно розширювати діапазон вимірюваних температур. Шкала такого термометра, що має довжину 25 - 30 см, поділена за все на 5 0 С з відмітками між ними десятих і сотих часток.
Перекладаючи кілька ртуті з нижнього резервуара в верхній, або навпаки, завжди можна налаштувати термометр так, щоб температура розчину потрапляла б на ту частину цієї умовної шкали, на якій нам зручно працювати.
Щоб налаштувати термометр Бекмана. спочатку необхідно опустити його в досліджуваний розчин і подивитися, де встановиться ртуть.
Якщо стовпчик ртуті опуститься нижче шкали, то необхідно привести в зіткнення ртуть обох резервуарів.
· Підігріваючи рукою (а якщо цього недостатньо, то опускаючи термометр в теплу воду), викликають розширення ртуті в нижньому резервуарі з тим, щоб заповнити нею весь капіляр доверху.
· Швидко перевернувши термометр головкою вниз і, злегка постукавши по ній рукою, домагаються того, щоб ртуть в запасному резервуарі підійшла впритул до верхівки капіляра, наповненого ртуттю з нижнього резервуара, і злилася з нею.
· Термометр обережно (щоб не розірвати ртуть) повертають до попереднього вертикальне положення.
Нижній резервуар з ртуттю негайно занурюють у заздалегідь приготовлений стакан з охолоджувальною сумішшю (холодна вода зі снігом) або поміщають під струмінь холодної води. Витримують протягом 1 - 2 хв. Ртуть, охолоджуючись, стискається і перекачується з верхнього резервуара в нижній.
· Потім швидко виймають термометр з охолоджувальної суміші і, злегка вдаривши його про вказівний палець вільної руки, викликають розрив між ртуттю в верхньому резервуарі і ртуттю, що знаходиться в капілярі.
· Трохи підігрів рукою нижній резервуар, викликають розширення ртуті, що помічають по невеликій крапельці ртуті, яка з'являється у кінця капіляра в верхньому резервуарі. Легким ударом цю крапельку струшують в верхній резервуар. Термометр знову поміщають в стакан з досліджуваним розчином.
Якщо температура на шкалі термометра виявиться в зручних межах, то термометр вважається налаштованим. Якщо показання термометра вище, то струшування ртуті повторюють. Якщо нижче, то настройку на термометрі спочатку / 9-12 /.
Мал. 6. Зміна температури для: а - ендотермічних процесів,
б - екзотермічних процесів
Кожен калориметрический досвід починають з визначення температурного ходу калориметричній системи. Для цього протягом декількох хвилин вимірюють температуру установки (ділянка АВ на рис. 6).
Ділянка ВСна графіках відповідає власне реакції: ендотермічної (на рис. 6, а) і екзотермічної (на рис.6, б). В результаті реакції спостерігається значна зміна температури калориметра (DT1). Закінчення реакції реєструється після того, як зміна температури в калориметр припиниться або стане повільним і рівномірним (ділянка CD).
Наявність невеликого нахилу на графіку температурної залежності в початковому (АВ) і кінцевому (CD) періодах свідчить про те, що під час досвіду має місце певний теплообмін калориметра з навколишнім середовищем. У розрахунках теплообмін враховується наступним чином. Пряма АВ екстраполюється вправо, а пряма СВ вліво. Інтервал часу від В до С ділиться навпіл і через цю точку проводиться перпендикуляр до осі абсцис до перетину його з екстраполювати ділянками прямих АВ і СD (точки H, G). Величина відрізка HG відповідає зміні температури калориметричної системи DT1. пов'язаного безпосередньо з реакцією.
порядок визначення # 8710; t.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 Т, хв
Мал. 7. Побудова графіка залежності температури від часу
Типовий вид температурної кривої правильно поставленого калориметричного досвіду при вимірі екзотермічної ефекту показаний на рис.5.
Розрахунок величини з урахуванням теплообміну може бути проведений або аналітичним, або графічним способом.
При графічному визначенні Dt на міліметрівці на осі абсцис відкладають час в масштабі 0,5 хв = 1см, на осі ординат - температуру, вибір масштабу якої залежить від величини Dt. якщо Dt<1, то 1°=10см; при Dt>1 прінімают1 ° = 5 см.
Після того, як на графік нанесені всі експериментальні точки, виходить крива ABCD.
Ділянка АВ називається початковим періодом, ВС - головним, CD - кінцевим.
Щоб визначити зміну температури Dt, що не спотворене тепловим обміном, що відбувається протягом головного періоду, проводять дотичні до ліній АВ і CD. Точки В і С. відповідні початковій і кінцевій температур головного періоду, наносять на вісь ординат (точки В / і С /). Через середину відрізка В / С / проводять лінію КР, паралельну осі часу. Перетин цієї лінії з кривою ЗС дає точку 1. з якої відновлюють перпендикуляр до осі абсцис. Відрізок перпендікуляраEF. відсікається дотичними, і буде дорівнює Dt.
Характер лінії ВС залежить від умов протікання теплового процесу, наприклад від розмішування. Нахил ліній АВ і CD залежить від характеру теплообміну з навколишнім середовищем. Таким чином, з вигляду кривої ABCD можна судити про якість проведеного досвід.
2.7. Порядок оформлення лабораторних робіт
· Мета роботи та короткий опис проведення експерименту.
· Схема приладів, за допомогою яких виконувалася робота.
· Зовнішні умови (Т і Р).
· Результати дослідження і розрахунки повинні бути зведені до відповідних таблиць.
· Рівняння повинні бути приведені в загальному вигляді і підперті даними.
· Графічна обробка експериментальних даних:
· Графіки виконуються тільки на міліметрівці;
· На вісь ординат наноситься функція, на вісь абсцис - аргумент із зазначенням одиниць виміру;
· На осі наноситься десяткова шкала відповідно до обраного масштабу, одиниці масштабу вибираються згідно точності відліку під час проведення експерименту;
· Координати експериментальної точки наносяться дуже тонко і обводятся кружечком, трикутником, квадратиком, ромбиком або позначаються хрестиком;
· По експериментальним точкам проводиться усереднена (апроксимированная) крива. Випали точки не використовуються, але показуються.
· На аркуші, де виконано графік, повинні бути вказані:
· Номер роботи, найменування графіка, об'єкт дослідження, прізвище студента.
3. Стромберг А.Г. Збірник завдань з хімічної термодинаміки / А.Г. Стромберг, Х.А. Лельчук, А.І. Картушінская. - М. Вища. шк. Тисяча дев'ятсот вісімдесят п'ять.
4. Керівництво з фізичної хімії. Г.А. Голіков. - М. Вища. шк. 1988.
5. Короткий довідник фізико-хімічних величин / Под ред. А.А. Ревделя, А.М. Пономарьової. - Л. Хімія, 1983.
7. Короткий курс фізичної хімії / За ред. С.Н. Кондратьєва. - М. Вища. шк. 1978.
8. Кисельова О.В. Збірник прикладів і завдань з фізичної хімії / Є.В. Кисельова, Г.С. Каретников, І.В.Кудряшов. - М. Вища. шк. Тисячу дев'ятсот сімдесят-шість.
9. Практикум з фізичної хімії / За ред. С.В. Горбачова. - М. Вища. шк. 1974.
10. Шаталов А.Я. Практикум з фізичної хімії / А.Я. Шаталов, І.К. Маршаков. - М. Вища. шк. 1975.
11. Практичні роботи з фізичної хімії / За ред. К.П. Міщенко, А.Н. Ревделя, А.М. Пономарьової. - Л. Хімія, 1982.
12. Практикум з фізичної хімії / За ред. Н. К. Воробйова. - М. Хімія, 1975.