材料物理化学实验赵

实验要求

1.班长按学号将每班分成八组；

2.一个班进行实验完毕后换另一个班；

3.班长与实验指导教师保持联系，按照要求规定的时间、地点

和班级进行实验；

4.预习所做的实验内容；

5.实验材料首页的“原始数据记录”要求每小组打印一份，手

写记录相关数据，实验做完经指导老师签字后方可离开；

6.实验报告按照“材料物理化学实验报告格式”模板进行书写

（要求打印模板、手写），要求贴上原始数据记录单，小组内成员可以复印本小组的“原始数据记录”进行粘贴；

7.听从指导老师安排，按要求操作设备；

8.注意实验安全，保持实验室卫生。

材料物理化学-原始数据记录

实验名称：

实验时间：；室温：；

同组学生：；

实验数据记录：

指导教师签名：

日期：年月日备注：1、上课时准备好本记录纸，实验中按要求记录，完成后指导教师进行签名。

2、本记录要求附在实验报告中，复印即可。

实验一凝聚态物质燃烧焓的测定

一、实验目的：

1、使用弹式量热计测定萘的燃烧焓。

2、了解量热计的原理和构造，掌握其使用方法。

二、实验原理：

在25℃，101 时，1 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位为（△φm）。在适当的条件下，许多有机物都能迅速地完全进行氧化反应，这就为准确测定它们的燃烧热创造了有利条件。通常测定物质的燃烧热，是用氧弹量热计。测量的基本原理是能量守恒定律。一定量被测物质样品在氧弹中完全燃烧时，所释放的热量使氧弹本身及其周围的介质和量热计有关附件的温度升高，测量介质在燃烧前后温度的变化值ΔT就能计算出该样品的燃烧热（介质的比热容是已知的）。若使被测物质能迅速而完全地燃烧，就需要强有力的氧化剂。在实验中经常使用压力为1.5-2 的氧气作为氧化剂。用氧弹式量热计（见实验装置部分）进行试验时，氧弹放置在装有一定量水的金属水桶中，水桶外是空气隔热层，再外面是温度恒定的夹套。样品在体积固定的氧弹中燃烧放出的热、引火丝燃烧放出的热和由氧气中微量的氮气中微量氮气氧化成硝酸的生成热，大部分被水桶中的水吸收；另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计等吸收。在假设量热计与环境没有热交换的情况下，可写出如下的热量平衡式：

×a - q×b + 5.98c = K△t （1）（近似平衡）

—被测物质的定容热值，J·1；

a —被测物质的质量，g；

q —引火丝的热值，J·1（铁丝为-6.7 ·1）；

b —烧掉的引火丝的质量，g；

5.98 —硝酸生成热，当用0.100 ·1滴定生成的硝酸时，每1 碱相当于5.98J 热量；

c —滴定生成硝酸时，耗用0.100 ·1的毫升数；

K —量热计常数（水当量，14.55 ）；

△t —与环境无热交换时的真实温差。

（1）中的a、b、c、q均可通过实验测得或为已知量，K值可以通过测量一个已知标准摩尔反应焓的标准物而计算。这样可以求得待测物的，通过可计算出定容摩尔燃烧热Δ（公式2），如果把气体看成理想的，且忽略压力对燃烧热的影响，则可求出标准摩尔燃烧热（公式3）。

Δ ×(△)×M （2）

M —待测物的摩尔质量

定容热换算为标准摩尔燃烧热：

△φm =△+△（3）

△n —燃烧前后气体的物质的量的变化；

T —用反应的水温计算，不会产生较大的误差。

实际上，量热计并非严格绝热系统，难免与环境发生热交换，因而从温度计上读得的温差就不是真实的温差△t。为此，必须对读得的温差进行校正，下面是常用的经验公式：

△t

校正

=（1）21×r （2）

真实温差△t应该是：

△t = t

高- t

低

+ △t

校正

V —点火前，每半分钟量热计的平均温度变化；

V1—样品燃烧使量热计温度达最高而开始下降后，每半分钟的平均温度变化；

m —点火后，温度上升很快（大于每半分钟0.3℃）的半分钟间隔数；

r —点火后，温度上升较慢的半分钟间隔数。

t高—点火后，量热计达到最高温度后，开始下降的第一个读数（点火后温度升到最高时，系统还未完全达热平衡，而温度开始下降的第一个度数则更接近热平衡温度）；

t低—点火前读得量热计的最低温度。

读得的数据可以画成温度、时间曲线。如图1所示

图1 氧弹法测量燃烧焓的温升示意图

三、用雷诺作图法校正ΔT：

尽管在仪器上进行了各种改进，但在实验过程中仍不可避免环境与体系间的热量传递。这种传递使得我们不能准确地由温差测定仪上读出由于燃烧反应所引起的温升ΔT。而用雷诺作图法进行温度校正，能较好地解决这一问题。将燃烧前后所观察到的水温对时间作图，可联成折线，如图4-1和图4-2所示。图4-1中H相当于开始燃烧之点。D为观察到的最高温度。在温度为（）/2处作平行于时间轴的线。它交折线于I点。过I点作垂直于时间轴的线。然后将线外延交线于A点。将线外延，交线于C点。则两点间的距离即为ΔT。图中′为开始燃烧到温度升至室温这一段时间Δt1内，由环境辐射进来以及搅拌所引进的能量而造成量热计的温度升高。它应予以扣除之。′为温度由室温升高到最高点D这一段时间Δt2内，量热计向环境辐射而造成本身温度的降低。它应予以补偿之。因此可较客观的反应出由于燃烧反应所引起量热计的温升。在某些情况下，量热计的绝热性能良好，热漏很小，而搅拌器的功率较大，不断引进能量使得曲线不出现极高温度点，如图4-2，校正方法相似。必须注意，应用这种作图法进行校正时，卡计的温度与外界环境的温度不宜相差太大（最好不超过2-3℃），否则会引入大的误差。