冰的溶解热的测定实验报告

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冰的溶解热的测定实验报告
篇一:冰的熔解热的测定实验报告
实验名称测定冰的熔解热
一、前言
物质从固相转变为液相的相变过程称为熔解。

一定压强下晶体开始熔解时的温度称为该晶体在此压强下的熔点。

对于晶体而言，熔解是组成物质的粒子由规则排列向不规则排列的过程，破坏晶体的点阵结构需要能量，因此，晶体在熔解过程中虽吸收能量，但其温度却保持不变。

物质的某种晶体熔解成为同温度的液体所吸收的能量，叫做该晶体的熔解潜热。

二、实验目的
1、学习用混合量热法测定冰的熔解热。

2、应用有物态变化时的热交换定律来计算冰的溶解热。

3、了解一种粗略修正散热的方法——抵偿法。

三、实验原理
本实验用混合量热法测定冰的熔解热。

其基本做法如下:把待测系统 A 和一个已知热容的系统 B 混合起来，并设法使它们形成一个与外界没有热量交换的孤立系统 C(C=A+B).这样 A(或 B)所放出的热量，全部为 B(或 A)所吸收。

因为已知热容的系统在实验过程中所传递的热量 Q，是可以由其温度的改变 ?T 和热容
C 计算出来，即 Q = C?T ，因此待测系统在实验过程中所传递的热量也就知道了。

实验时，量热器装有热水(约高于室温10?，占内筒容积1
/2)，然后放入适量冰块，冰溶解后混合系统将达到热平衡。

此过程中，原实验系统放热，设为 Q放，冰吸热溶成水，继续吸热使系统达到热平衡温度，设吸收的总热量为 Q吸。

因为是孤立系统，则有Q放= Q吸(1)
设混合前实验系统的温度为T1，其中热水质量为m1(比热容为c1)，内筒的质量为m2(比热容为c2)，搅拌器的质量为m3(比热容为c3)。

冰的质量为 M(冰的温度和冰的熔点均认为是0?，设为T0)，数字温度计浸入水中的部分放出的热量忽略不计。

设混
根据(1)式有 ML+M c1(T- T0)=(m1 c1+ m2 c2+ m3 c3)(T1- T)
因Tr=0?，所以冰的溶解热为:
L?(m1c1?m2c2?m3c3)(T1?T)?Tc1M (2) T1
T1' J 综上所述，保持实验系统为孤立系统是混合量热法所要求的
基本实验条件。

为此整个实验在量热器内进行，但由于实验系统
不可能与环境温度始终一致，因此不满足绝热条件，可能会吸收
或散失能量。

所以当实验过程中系统与外界的热量交换不能忽略
时，就必须作一定的散热修正。

牛顿冷却定律告诉我们，系统的温度Ts 如果略高于环境温度?(如两者的温度差不超过 10?-15?)，系统热量的散热速率与温度差成正比，用数学形式表示为dQ?K(Ts??)dt【K为常数，与量热器表面积，表面情况和周围环境等因素有关】θ T T'
【散热修正】:通过作图用外推法可得到混合时刻的热水温度T1'，和热平衡的温度T'。

图中AB和DE分别表示热水的温度和冰水混合后系统达到热平衡的温度随时间变化线段。

纪录冰水混合后系统达到室温T0的时刻t0，图中面积BCG与系统向环
境散热量有关，面积CDH与系统自环境吸热量有关。

当面积BCG等于面积CDH时，过t0作t轴的垂线，与AB和DE的延长线分别交于J、K点，则J对应的温度为
T1'，K对应的温度为T'。

(隔15s或20s测一个点)
四、实验仪器
DM-T数字温度计、LH-1量热器、WL-1物理天平、保温瓶、秒表、毛巾等。

五、实验内容与步骤
1、将内筒擦干净，用天平称出其质量m2。

(搅拌器质量m3数据已提供)
2、内筒中装入适量的水(约高于室温10?，占内筒容积1/2)，用天平称得内筒和水的
3、将内筒置于量热器中，盖好盖子，插好搅拌器和温度计，开始计时并轻轻上下搅动量热器中的水，观察热水的温度变化(如每隔15s记录一个数据)，直到温度稳定，记录稳定的初始温度T1。

4、初始温度记录后马上从冰箱中取出预先备好的冰块(3-6块)，用毛巾将冰上所沾水珠吸干，小心的放入量热器中。

5、用搅拌器轻轻上下搅动量热器中的水，记录温度随时间的变化，当系统出现最低温T(?)时，说明冰块完全溶解系统基本达到热平衡，再记录回升温度2-3个点。

6、将内筒拿出，用天平称出内筒和水的质量m2+m1+M。

7、实验完毕，整理仪器，处理数据。

六、数据表格及数据处理
【已知参数】:水的比热容c1=4.186×103J/kg??，内筒(铁)的比热容为
c2=0.448×103J/kg??，搅拌器 (铜)的比热容为c3=0.38×103J/kg??，搅拌器的质量为m3=6.24g，冰的溶解热参考值L=3.335×105J/kg。

表格一实验主表格
表格二温度随时间变化数据表格(时间间隔 s，记录10-20个点)
根据公式计算熔解热以及相对于参考值的百分比误差。

七、注意事项
1(室温应取实验前、后的平均值;水的初温，可高出室温约10 ?,15 ?;配置温水时，又应略高于约1 ?,2 ?(为什么,)
2(严守天平的操作规则。

3(投冰前应将其拭干，且不得直接用手触摸;其质量不能直接放在天平盘上称衡，而应由投冰前、后量热器连同水的质量差求得。

4(为使温度计示值确实代表系统的真实温度，整个实验过程中(包括读取前)要不断轻轻地进行搅拌(搅拌的方式应因搅拌器的形状而异)。

5(搅拌动作要轻，幅度不要太大，以免将水溅到量热筒外。

八、实验思考题
1(冰块投入量热器内筒时，若冰块外面附有水，将对实验结果有何影响(只需定性说明),
2(整个实验过程中为什么要不停地轻轻搅拌,分别说明投冰前后搅拌的作用。

篇二:溶解热的测定实验报告
溶解热的测定
姓名:学号:班级:(同组实验者:)
实验日期:提交报告日期:
带实验助教:
1 引言
1.1 实验目的
1.测量硝酸钾在不同浓度水溶液中的溶解热，并求其在水中溶解过程中的各种热效应。

2.掌握量热装置的基本组合及电热补偿法测定热效应的基本原理。

3.复习和掌握常用的测温技术。

1.2 实验原理[1]
1.几个基本概念 (1)溶解热:恒温恒压下，溶质B溶于溶剂A(或溶于某浓度溶液)中产生的热效应，用?sol??表示。

(2)摩尔积分溶解热:恒温恒压下，1mol溶质溶解于一定量的溶剂中形成一定浓度的溶液，整个过程产生的热效应。

用?sol??m表示。

?sol??
?sol??m=
B式中,??B为溶解于溶剂A中的溶质B的物质的量。

(3)摩尔微分溶解热:恒温恒压下，1mol溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生的热效应，以
??sol?????B
??,??,??A
表示，简写为
??sol?????B。

??A
(4)稀释热:恒温恒压下，一定量的溶剂A加到某浓度的溶液使
之稀释所产生的热效应。

(5)摩尔积分稀释热:恒温恒压下，在含有1mol溶质的溶液中加入一定量的溶剂，使之稀释成另一浓度的溶液的过程中产生的热效应，以?dil??m表示。

?dil??m=?sol??m2??sol??m1
式中，?sol??m2、?sol??m1为两种浓度下的摩尔积分溶解热。

(6)摩尔微分稀释热:恒温恒压下，1mol溶剂加入到某一浓度无限量的溶液中所发生的热效应，以
??sol?????A
??,??,??B
表示，简写为
??sol?????A。

??B
2.恒温恒压下，对指定的溶剂A和溶质B，溶解热大小取决于A和B的物质的量，即
?sol??= ??A,??B
从而
?sol??=??A ?sol??m=
令??0=??A/??B，则上式可写为
??sol?????sol??
+??B A??,??,??B??,??,??
B
??
B
??
??A??sol?????sol?? + BA??,??,??B??,??,??
??sol?????sol??
?sol??m=??0 +
A??,??,??B??,??,??
B
??
上式中?sol??m可由实验测得，??0由实验中所用溶质和溶剂的物质的量计算得到。

据此可作出
?sol??m,??0曲线，如图1。

曲线某点的切线的斜率为该浓度下的摩尔微分稀释热，切线与纵坐标的截距，为该浓度下的摩尔微分溶解热(即OC)。

显然，图中A 点的摩尔溶解热与B点
的摩尔溶解热之差为该过程的摩尔积分稀释热(即BE)。

欲求溶解过程的各种热效应，应测定各种浓度下的摩尔积分溶解热。

实验中采用累加的方法，先在纯溶剂中加入溶质，测出溶解热，然后在这溶液中再加入溶质，测出热效应，根据先后加入溶质总量可求出??0，各次热效应总和即为该浓度下的溶解热。

3.实验采用绝热式测温量热计，装置图如图2。

KNO3在水中的溶解热是一个吸热过程，热量的标定采用电热补偿法，先测定体系的起始温度，溶解过程中体系温度随吸热反应进行而降低，再
用电加热法使体系升温至起始温度，根据所消耗电能求出热效应Q，如下式求算出溶解热:
??2???1
?sol??=??21??=??2????
′′′′
式中:??1、??2为加入溶质始末的体系的温度;Q为使体系从??2升至??1时的电热(J);??2、??1为电加热始末的体系温度，I为电流强度(A);R为加热器电阻(Ω);t为通电加热时间(s)。

采用
′′
热敏电阻测温系统，(??2???1)为溶解过程校正后的峰高，(??2???1)为加热过程校正后的峰高。

2 实验操作
2.1实验药品、仪器型号及测试装置示意图
保温瓶(750mL)1个，78-2型双向磁力搅拌器1台(江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司)，热敏电阻测温装置1套，数显惠斯通电桥(清华大学化学系)，台式自动平衡记录仪，加热器，直流稳压稳流电源(DYY-7型转移电泳仪)，秒表，容量瓶(500mL)，烧杯(1000mL)，温度计，研钵1只，称量瓶，分析天平(公用)，Hewlett Packard 34401A高精度万用表(公用)。

KNO3(AR)。

2.2 实验条件
室温:17.5?，大气压:102.01 kPa。

2.3 实验操作步骤及方法要点
(1)测量室温，取不少于500 mL的去离子水，根据室温调节水的温度，使之尽量接近室温，量取500 mL注入保温瓶内。

这样体系温度与室温(环境)接近，减少体系与环境的热交换。

按图2将装置安装好，记录仪量程20mV，走纸速度
4mm/min。

(2)在分析天平上准确称量约5g左右(已研细并烘干)的KNO3待用。

(3)开动搅拌器，调节测温电桥平衡调节旋钮，使记录仪的记录笔处于记录纸
的中间位置，待温度基本稳定后，记录约4 min(约记录纸的1格半)。

电源调至稳流，打开电源开始加热，同时将电流值调至950 mA左右(此后不要再调节电流)，温度升高，记录笔升至约80格左右(记录纸上的刻度)，关闭电源停止加热。

待记录仪记录约8 min左右，加入称量好的KNO3。

此时由于KNO3溶解吸热，温度降
低，记录笔降低，待温度稳定后再记录约8 min左右。

严格的操作应将样品装在蜡封样品管中，放在保温瓶中恒温，加样时用玻璃棒戳破管底，样品溶入溶液。

本实验采用称量瓶装样品，直接倒入,由减量法求出样品质量。

(4)打开加热电源加热，同时打开秒表计时，待记录笔升至80格左右(加热使温度升高的
格数，以下次加入KNO3的量决定)，关闭电源停止加热，同时停止计时，记下加热时间。

再记录约8min左右。

整个过程如图3所示。

(5)按上述步骤依次加入约6、7、7、7.1、7.3和6g的KNO3。

(6)用万用表测量实验所用加热器的阻值R。

(7)整理实验仪器。

3 结果与讨论 3.1 原始实验数据
所得数据如下表1列出(略去雷诺图解法步骤;由于记录仪量程
存在问题，在加入7 g硝酸钾时，图线就很接近图纸的边缘，后来
的几组实际加入硝酸钾的量少于书中所给)。

表1 实验原始数据
实验序号 1 2 3 4 5 6 7
KNO3加入前质量/g 4.9991 6.0006 6.9968 7.1144 7.3151 7.0150
6.0043
KNO3加入后质量/g 0.0007 -0.0053 -0.0008 0.0086 0.0014 -0.0007
0.0000
加热时间/min 1′43″63 2′12″56 2′17″90 2′14″25 2′
13″72 1′48″31 1′13″28
加热电流/mA 952 952 952 952 952 952 952
??1???2格
数 69.9 80.9 92.1 90.5 90.0 83.9 70.5
′′??1???2格
数
67.5 87.0 90.1 87,8 86.8 70.8 47.9
测得加热器电阻值??=15.186 Ω，溶剂(去离子水)500 mL。

计
算公式如下: 每步的电能产热
??=??2????
溶解过程的热效应
??2???1
??溶=??
21??0=
则
?sol??=
其中??B、??B为各次的累加。

??溶B
??A??A??A??B
=BAB
3.2 计算的数据结果
水的摩尔质量为18.015 g/mol，查阅数据得17.5?时水的密度为998.704
kg/m3，则水的
物质的量??H2O=27.79 mol。

硝酸钾的摩尔质量为101.103 g/mol。

利
用??=??2????求出每次加热的Q及加入的硝酸钾的量，各项累加后求出??0和累计的效应，进而求出?sol??m，列出表2。

序号 1 2 3 4 5 6 7
1426.27 1824.44 1897.94 1847.70 1840.41 1490.68 1008.56
累计热效应/J 1476.98 3173.50 5113.57 7018.09 8926.35
10692.85 12177.26
累计KNO3物质的量/mol
0.04944 0.10884 0.17806 0.24834 0.32068 0.39007 0.44946
0562.01 255.33 156.07 111.90 86.660 71.244 61.830
solm29.874
29.157 28.718 28.260 27.836 27.413 27.093
根据上表中的??0和?sol??m数据，利用origin软件可作出散点图并拟合出曲线，可以看出数据的拟合效果很好，如图4。

曲线的方程为
??=A1??
?
??1
+A2??
?
??2
+??0
A1=?2.77143，
A2=?6.16766，??0=31.05288，??1=657.51935，??2=42.42573。

求出??0为80、100、200、300、400处摩尔积分溶解热、微分溶解热、微分稀释热，以及??0为80?100、l00?200、200?300、300?400过程的摩尔稀释热，分别列出表3、表4。

表3 摩尔积分溶解热、微分溶解热、微分稀释热 ??0 80 100 200 300 400 摩尔积分溶解热?sol??m/(kJ?mol-1)
27.663 28.088 28.953 29.292 29.544
摩尔微分溶解热
sol???B
/
??A
摩尔微分稀释热
(kJ?mol-1) 25.600 26.349 28.070 28.454 28.622
??sol?????A
/ (kJ?mol-1)
??2.5790×10-2 1.7387×10-2 4.4132×10-3 2.7943×10-3 2.3057
×10-3
篇三:冰的熔解热的测定实验报告
学院:信息工程学院班级:通信152 学号:6102215051 姓名:潘鑫华
实验时间:第六周星期二下午八九十节
实验名称测定冰的熔解热
一、实验目的
1、学习用混合量热法测定冰的熔解热。

2、应用有物态变化时的热交换定律来计算冰的溶解热。

3、了解一种粗略修正散热的方法——抵偿法。

二、实验原理
本实验用混合量热法测定冰的熔解热。

其基本做法如下:把待
测系统 A 和一个已知热容的系统 B 混合起来，并设法使它们形成一个与外界没有热量交换的孤立系统 C(C=A+B).这样 A(或 B)所放出的热量，全部为 B(或 A)所吸收。

因为已知热容的系统在实验过程中所传递的热量 Q，是可以由其温度的改
变 ?T 和热容 C 计算出来，即 Q = C?T ，因此待测系统在实验过程中所传递的热量也就知道了。

实验时，量热器装有热水(约高于室温10?，占内筒容积1/2)，然后放入适量冰块，冰溶解后混合系统将达到热平衡。

此过程中，原实验系统放热，设为 Q 放，冰吸热溶成水，继续吸热使系统达到热平衡温度，设吸收的总热量为 Q吸。

因为是孤立系统，则有Q放= Q吸(1)
设混合前实验系统的温度为T1，其中热水质量为m2(比热容为c0)。

冰的质量为m1(冰的温度和冰的熔点均认为是0?，设为T0)，数字温度计浸入水中的部分放出的热量忽略不计。

设混合后系统达到热平衡的温度为T?(此时应低于室温10?左右)，冰的溶解热由L表示，根据(1)式有 ML+m1c0(T- T0)=m2c0(T1- T) 因Tr=0?，所以冰的溶解热为:
L=[m2c0(T1-T2)-T2c0m1]/m1(2)
综上所述，保持实验系统为孤立系统是混合量热法所要求的基本实验条件。

为此整个实验在量热器内进行，但由于实验系统不可能与环境温度始终一致，因此不满足绝热条件，可能会吸收或
散失能量。

所以当实验过程中系统与外界的热量交换不能忽略
θ T T'
T1 T1'
J
时，就必须作一定的散热修正。

牛顿冷却定律告诉我们，系统的温度Ts 如果略高于环境温度?(如两者的温度差不超过 10?-15?)，系统热量的散热速率与温度差成正比，用数学形式表示为dQ
?K(Ts??)dt
【K为常数，与量热器表面积，表面情况和周围环境等因素有关】
【散热修正】:通过作图用外推法可得到混合时刻的热水温度T1'，和热平衡的温度T'。

图中AB和DE分别表示热水的温度和冰水混合后系统达到热平衡的温度随时间变化线段。

纪录冰水混合后系统达到室温T0的时刻t0，图中面积BCG与系统向环境散热量有关，面积CDH与系统自环境吸热量有关。

当面积BCG等于面积CDH时，过t0作t轴的垂线，与AB和DE的延长线分别交于J、K点，则J对应的温度为
T1'，K对应的温度为T'。

(隔15s或20s测一个点)
三、实验仪器
DM-T数字温度计、LH-1量热器、WL-1物理天平、保温瓶、秒
表、毛巾等。

四、实验内容与步骤
1、将内筒擦干净，用天平称出其质量m2。

(搅拌器质量m3数据已提供)
2、内筒中装入适量的水(约高于室温10?，占内筒容积1/2)，用天平称得内筒和水的质量m2+m1。

3、将内筒置于量热器中，盖好盖子，插好搅拌器和温度计，开始计时并轻轻上下搅动量热器中的水，观察热水的温度变化(如每隔15s记录一个数据)，直到温度稳定，记录稳定的初始温度T1。