燃烧热的测定主讲 : 袁誉洪

Ⅰ. 目的要求

用环境恒温式热量计测定萘的燃烧热明确燃烧热的定义 , 了解恒压燃烧热与 恒容燃烧热的差别了解量热计中主要部分的作用 , 掌握氧 弹式热量计的实验技术学会雷诺图解法校正温度改变值

Ⅱ. 基本原理一 . 热量的种类反应热 ( 焓 ): 反应热 ( 焓 ) 、生成热 ( 焓 ) 、燃烧热 ( 焓 )

相变热 ( 焓 ): 溶化热 ( 焓 ) 与凝固热 ( 焓 ) 、气化热 ( 焓 ) 与凝聚热

( 焓 ) 、升华热 ( 焓 ) 与凝华热 ( 焓 ) 、转晶热 ( 焓 )

混合热 ( 焓 ): 混合热 ( 焓 ) 、溶解热 ( 焓 ) 、稀释热 ( 焓 )

Ⅱ. 基本原理二 . 燃烧热的定义

燃烧热 : 在一定温度及标准压力下 , 由 1.0摩尔指定物质完全氧化时的反应热 .

完全氧化 ( 燃烧 ) 的含意 : 1. 指定物质中各元素均与氧气发生完全氧化反应 . 2.C 、 H 、 N 、 S 、 Cal 等元素的完全燃烧产

物规定为 CO2(g) 、 H2O(l) 、 N2(g) 、 SO2(g)和 HCl( 水溶液 ) 等 .

Ⅱ. 基本原理三 . 量热方法按测量原理分类 1. 补偿式量热 ( 电热补偿式、相变补偿式 ) 2. 温差式量热 ( 时间温差式、位置温差式 )按工作方式分类 1. 绝热式 [T 体 =T 环 =f(t), R 热 =∞] 2. 恒温式 [T 体 =T 环 = 恒定值 , R 热 ->0] 3. 环境恒温式 [T 体 =f(t), T 环 = 恒定值 , R 热 = 有一定值 ]

Ⅱ. 基本原理四 . 常用量热仪器

差示扫描量热仪 (DSC, 电热功率补偿式 )

氧弹式热量计 ( 时间温差式 ) 1. 绝热式 2. 恒温式 3. 环境恒温式

差热分析仪 (DTA, 电热温差式 )

Ⅱ. 基本原理氧弹式热量计的基本原理是能量守恒 . 样

品完全燃烧所释放的能量使得氧弹本身及周围的介质和附件的温度升高 .

分别测定标准样品和待测样品的介质在燃烧前后的温度变化值 , 即可求出待测样品的恒容燃烧热 . 计算公式如下 :

本实验采用氧弹式热量计是环境恒温式的 .

TKlQQM

WlV

Ⅱ. 基本原理焓变与内能变化的关系 :

△H=△U+△(pV)

恒压燃烧热与恒容热燃烧热的关系 :

QP =QV+ △(pV) = QV+ △nRT

Ⅱ. 基本原理

雷诺温度校正图

7Ⅱ. 仪器环境恒温氧弹式热量计

Ⅱ. 仪器SWC-IID 精密数字温度温差仪 ( 左下图 )微型计算机控制系统 ( 右下图 )

Ⅲ . 仪器与试剂

氧弹热量计 1 套 万用电表 1 个 电子贝氏温度计 1 支 1000mL 容量瓶 1 只压片机 2 台 引燃专用铁丝苯甲酸 ( 分析纯 )           萘 ( 分析纯 )

Ⅳ . 操作步骤一、 测定热量计的水当量 试样制作 用台秤称取约 1g 苯甲酸 ( 切勿超过 1.1

g) ，在压片机上压成圆片。将样品在干净的玻璃板上轻击二、三次，再用电子分析天平精确称量 .

装样 将氧弹内壁擦干净 , 置入蒸馏水 5mL,小心将样品片放置在金属坩锅中。剪取 12cm长的引燃铁丝，在直径约为 2mm 的万用表笔上，将其中段绕成螺旋形约 5～ 6圈。将螺旋部分紧贴在样片的表面，两端固定在电极上。用万用表检查两电极间电阻值，一般应不大于 20Ω ，旋紧氧弹盖。

Ⅳ . 操作步骤充气 开启氧气钢瓶总阀 ,调减压阀使其

出口压力为 2MPa 。将氧 弹置入充气机内 ,迅速压下充手柄并保持 2 分钟 ,再快速抬起手柄。再次用万用表检查两电极间的电阻应基本不变 .

Ⅳ . 操作步骤测量 用 1 升容量瓶准确量取已被调节到低于

热量计外筒温度 1℃ (0.9 ～ 1.1℃之间即可 )的自来水 3 升于内桶。将氧弹放入内桶托架上 ,装好点火电极 ,盖上盖子。开动搅拌马达 ,将测温探头置于外筒测温孔 , 待温度稳定后( 其变化≤ 0.002℃/min), 按“采零”钮 , 待温差显示“ 0.000”后 , 再按“锁定”钮 ,同时记录外筒温度 ( 即环境温度 ,包括温差和绝对温度 ).

Ⅳ . 操作步骤 将测温探头置于内筒 ,选取测量间隔为 15秒 ,

温差范围为 -1.5 ～ 1.5, 测量时间 30min. 待温度读数稳定后 ( 变化≤ 0.002℃/min), 用鼠标点击“开始绘图”按钮 , 计算机即开始自动记录实验数据并绘图 , 当记满 20 个数据时 (5min), 按“点火”钮 ,点火指示灯先亮后熄 ,且温度迅速上升 ,直至两次读数差值小于 0.002℃时 , 再继续测量 40 个数据 ( 即 10min) 后 , 按“停止绘图”停止实验 .

点“保存”钮 , 用一个包含样品名以及实验时间的文件名将实验数据保存在桌面上 .

Ⅳ . 操作步骤放气并检查 小心取下电子贝克曼温度计 ,

再取出氧弹 , 用放气阀放出余气。旋开氧弹盖，检查样品燃烧是否完全。氧弹中应没有明显的燃烧残渣。若发现黑色残渣，则应重做实验。测量燃烧后剩下的铁丝长度以计算铁丝实际燃烧长度。最后擦干氧弹和内水桶。

样品点燃及燃烧完全与否 , 是本实验最重要的一步。

Ⅳ . 操作步骤

二 . 萘的燃烧热测量

称取 0.65g 左右的萘 ,同上述方法测定。

Ⅴ 、数据处理

苯甲酸的燃烧热为 -26460 J·g-1；点火铁丝的燃烧热值为 :-2.9 J·cm-1 。

作苯甲酸和萘燃烧的雷诺温度校正图，由△ T 计算水当量和萘的恒容燃烧热Qv，并计算其恒压燃烧热 Qp。