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二、实验原理
在定温定压下,一定量的物质溶于一定量的溶剂中所产生的热效应称为该物质的溶解热。溶解热数值取决于溶液和溶质的性质,以及它们的相对量、温度和压力。在定温定压(通常指25℃和100kPa)下,1mol物质溶于一定量溶剂中形成某浓度溶液时的热效应,称为该浓度溶液的积分溶解热,以符号ΔsHm表示。本实验测定KNO3的积分溶解热。
由热力学原理可知ΔH=CΔT。在测量过程中,为计算溶解热,必须求得C和ΔT。C是系统的热容(包括系统中各种元器件的热容),它不仅不易算出,而且随温度变化,是一个很难通过计算获得的量。为此在待测热量接近相等的ΔT范围内,对量热系统通电输入一定的已知热量ΔH电,并测出ΔT电(通电加热过程中温度的升高值),由ΔH电=C·ΔT电可求出热容C。再使样品在系统中溶解,测出ΔT待测(物质溶解过程中温度的降低值),由C·ΔT待测=ΔH待测=ΔH,算出溶解热ΔH,这就是溶解热测量的基本原理。
本实验中样品KNO3的溶解为吸热过程,可用电热补偿法求出其积分溶解热。
KNO3溶解过程中,系统温度不断下降。实验中通过电加热器对系统加热,通电一定时间t后,当系统温度回到溶解开始时,即温差为零时停止测定。此过程所做电功即为样品KNO3溶解所吸收的热量,由此计算出KNO3的积分溶解热。这种方法操作简单,不必计算系统的热容。
式中:I为电流值;U为电压值;t为测定时间;W为样品KNO3的质量;M为样品KNO3的摩尔质量;ΔsHm为测得的KNO3的积分溶解热。