การทดลองที่ 7 การวัดความร้อนด้วยเครื่องแคลอริมิเตอร์

การวัดความร้อนของปฏิกิริยาเคมี ส่วนที่เกิด ปฏิกิริยาเคมี

การวัดความร้อนของปฏิกิริยาเคมี น้ำ ก่อนเกิดปฏิกิริยา T เริ่ม oC ส่วนที่เกิด ปฏิกิริยาเคมี หลังเกิดปฏิกิริยา T สุดท้าย oC

q = CDT q คือ ความร้อน มีหน่วยเป็น calorie (cal) C คือ ความจุความร้อน (heat capacity) หน่วย cal/ OC DT คือ อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง หน่วย OC

q = msDT q คือ ความร้อน หน่วย cal m คือ มวลของสาร ในหน่วย กรัม (g) (specific heat capacity) หน่วย cal g-1 OC-1 DT คือ อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง หน่วย OC

อุปกรณ์ที่ใช้วัดความร้อนคือ เครื่องแคลอริมิเตอร์ แท่งแก้วคน เทอร์โมมิเตอร์ Insulator น้ำ

ไม่ดูดหรือคายความร้อน ความร้อนที่น้ำได้รับหรือให้ = ในกรณีที่อุปกรณ์แคลอริมิเตอร์ ไม่ดูดหรือคายความร้อน ความร้อนที่น้ำได้รับหรือให้ = ความร้อนที่ระบบให้หรือได้รับ ซึ่งจะส่งผลให้น้ำมีอุณหภูมิ เปลี่ยนไป

-qr = q + qc อุปกรณ์แคลอริมิเตอร์ดูดหรือคาย ความร้อนได้ ดังนั้น H2O qr = ความร้อนที่ระบบให้หรือได้รับจาก กระบวนการเปลี่ยนแปลง หน่วย cal

-qr = q + qc อุปกรณ์แคลอริมิเตอร์ดูดหรือคาย ความร้อนได้ ดังนั้น H2O q = ความร้อนที่น้ำได้รับหรือสูญเสียไป หน่วย cal H2O

-qr = q + qc อุปกรณ์แคลอริมิเตอร์ดูดหรือคาย ความร้อนได้ ดังนั้น H2O qc = ความร้อนที่แคลอริมิเตอร์ได้รับหรือ สูญเสียไป หน่วย cal

-qr = q + qc = msDT + qc m = มวลของน้ำในแคลอริมิเตอร์ หน่วย g H2O = msDT + qc m = มวลของน้ำในแคลอริมิเตอร์ หน่วย g s = ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ = 1.0 cal/g oC DT = อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง หน่วย OC

-qr = q + qc = msDT + CcDT Cc = ค่าคงที่ของแคลอริมิเตอร์ หน่วย cal/ oC H2O = msDT + CcDT Cc = ค่าคงที่ของแคลอริมิเตอร์ หน่วย cal/ oC DT = อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง หน่วย OC

-qr = msDT + CcDT ถ้าทราบ มวลของน้ำ (m) ก็จะหาความร้อนที่ระบบปลดปล่อย หรือดูดกลืนได้(qr)

การทดลอง แบ่งออกเป็น 3 ตอนดังนี้ 1. การหาค่าคงที่แคลอริมิเตอร์ 2. การหาค่าเอนทัลปีของสารละลาย 3. การหาความร้อนของปฏิกิริยา สะเทินระหว่าง NaOH กับ HCl

ตอนที่ 1 การหาค่าคงที่แคลอริมิเตอร์ วิธีทดลอง 1. ไขน้ำกลั่น 25 mL ตอนที่ 1 การหาค่าคงที่แคลอริมิเตอร์ วิธีทดลอง 1. ไขน้ำกลั่น 25 mL จากบิวเรตใส่ใน แคลอริมิเตอร์ 25 mL

2. ปิดฝา ทิ้งไว้ 5-10 นาที แล้วบันทึกอุณหภูมิ ….. oC

3. ไขน้ำกลั่น 25 mL ลงในบีกเกอร์ 50 mL 50 mL 50 mL 25 mL 50 mL

4. ต้มน้ำในบีกเกอร์ จนอุณหภูมิ 45 oC บันทึกอุณหภูมิ 45oC 50 mL speed heat speed

5. ผสมน้ำอุ่นลงในแคลอริมิเตอร์ 50 mL 50 mL 50 mL 50 mL

คนให้ทั่ว บันทึกอุณหภูมิ ….. oC 6. คำนวณค่าคงที่ของเครื่องแคลอริมิเตอร์ 7. ทำซ้ำครั้งที่ 2 หาค่าเฉลี่ยของค่าคงที่ แคลอริมิเตอร์

-qhot = qcold + qcalorimeter -msDT1 = msDT2 + CcDT2 การคำนวณ -qhot = qcold + qcalorimeter -msDT1 = msDT2 + CcDT2 DT1 = T(น้ำผสม) - T(น้ำอุ่น) < 0 DT2 = T(น้ำผสม) - T(น้ำเย็น) > 0 -(m1sDT1 + m2sDT2) Cc = DT2

-(m1sDT1 + m2sDT2) Cc = DT2 m หาจาก d (ความหนาแน่น) = 1 g/mL m = 25 g H2O m = 25 g s = 1 cal/g oC เพราะฉะนั้น Cc = ……….. cal/oC

วิธีทดลอง 1. ชั่งน้ำหนักเครื่อง แคลอริมิเตอร์ ตอนที่ 2 การหาค่าเอนทัลปีของสารละลาย วิธีทดลอง XX.XX 1. ชั่งน้ำหนักเครื่อง แคลอริมิเตอร์

เครื่องแคลอริมิเตอร์ 2. ไขน้ำกลั่น 50 mL จากบิวเรตลงใน เครื่องแคลอริมิเตอร์ 50 mL

3. ชั่งน้ำหนัก ทิ้งไว้ประมาณ 5-10 นาที แล้วบันทึกอุณหภูมิ …... oC ….. g xxx.xx g

4. ตัก CaCl2 ประมาณ 2 กรัม ใส่ในหลอด ทดลอง ชั่งให้รู้น้ำหนักที่แน่นอน (ทศนิยม 2 ตำแหน่ง) บันทึกค่าน้ำหนัก 5. เทสารใส่ลงในแคลอริมิเตอร์ คนให้ทั่ว จนสารละลายหมด บันทึกอุณหภูมิสุดท้าย ….. oC

6. ชั่งน้ำหนักหลอดทดลองพร้อมสารที่ติดค้าง เพื่อนำไปหาน้ำหนักสารที่ใช้จริง 7. ทำการทดลองซ้ำโดยเปลี่ยนสารจาก CaCl2 เป็น KNO3 และ Na2CO3 ตามลำดับ 8. คำนวณค่าเอนทัลปีของการละลายสำหรับ CaCl2, KNO3 และ Na2CO3

การคำนวณ DTsoln = Tหลังละลาย - Tก่อนละลาย เอนทัลปีของการละลาย (DHsoln = qr/molสาร) -qr = qsoln + qc = (msoln ssoln + Cc) DTsoln msoln = มวลของสารละลาย (น้ำ + สาร) ssoln = ความจุความร้อนจำเพาะของสารละลาย = s ของน้ำ = 1.0 cal/g oC DTsoln = Tหลังละลาย - Tก่อนละลาย

ตอนที่ 3 การหาความร้อนของปฏิกิริยา สะเทินระหว่าง NaOH กับ HCl วิธีการทดลอง ??.?? g 1. ชั่งน้ำหนักเครื่อง แคลอริมิเตอร์ …... g

แคลอริมิเตอร์ ทิ้งไว้ ประมาณ 5-10 นาที บันทึกอุณหภูมิเริ่มต้น 2. ไข NaOH 1.0 M 50 mL จากบิวเรต ใส่ใน แคลอริมิเตอร์ ทิ้งไว้ ประมาณ 5-10 นาที บันทึกอุณหภูมิเริ่มต้น 50 mL ….. oC

บันทึกอุณหภูมิสุดท้าย 3. ไข HCl 1.0 M 50 mL จากบิวเรต ใส่ใน แคลอริมิเตอร์ คนสาร ละลายผสมเบา ๆ บันทึกอุณหภูมิสุดท้าย 50 mL ….. oC

4. ชั่งน้ำหนักแคลอริมิเตอร์ พร้อมสารละลายผสม xxx.xx g ….. g

5. คำนวณหาความร้อนของปฏิกิริยา สะเทินต่อโมลของน้ำที่เกิดขึ้น

การคำนวณ -qr = qsoln + qc = (m s + Cc) DT m = มวลของสารละลายผสม หน่วย g s = ความจุความร้อนจำเพาะของสารละลายผสม = s ของน้ำ = 1.0 cal/g oC Cc = ค่าคงที่ของแคลอริมิเตอร์ หน่วย cal/ oC DT = อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง หน่วย OC

ปฏิกิริยาสะเทินระหว่าง NaOH กับ HCl NaOH + HCl NaCl + H2O 1 mol NaOH 1 M 50 mL = x mol = H2O ความร้อนของปฏิกิริยาสะเทินต่อโมลของน้ำที่เกิดขึ้น = q / x หน่วย cal/mol

บท พากย์ รศ.ดร. วุฒิชัย พาราสุข อ.ดร. สมศักดิ์ ตนหมั่นเพียร รศ.ดร. วุฒิชัย พาราสุข อ.ดร. สมศักดิ์ ตนหมั่นเพียร พากย์ อ.ดร. สมศักดิ์ ตนหมั่นเพียร