물리화학실험 | 용해열 - 열량계법

 

 

 

TIP

 

 

본 실험은 간단하게 만든 열량계법으로 여러 가지 염들의 용해열을 재는데 있다.

 

 

 

용해열

참고교재들을 공부하면 알 수 있듯이 용해열에는 적분용해열과 미분용해열의 두 종류가 있다. 적분용해열은 용질 1몰이 용매에 녹아 특정한 농도의 용액이 될 때에 흡수 또는 방출되는 열로서 정의된다. 예를 들면, 용질 1몰을 물 200몰에 녹이면 0.5몰 퍼센트의 용액이 된다. 이 때의 열변화량이 적분용해열이다.

 

또 용질 1몰을 물 400몰에 녹이면 0.25몰 퍼센트의 용액이 되고 이때의 열변화량도 적분용해열이다. 물론 그 값은 물 200몰에 녹였을 때 하고는 다르다. 또한 반면에 다량의 0.5몰 퍼센트 용액에 용질 1몰을 넣어 농도변화가 거의 일어나지 않도록 만들 수 있는데 이 때 일어나는 열변화량이 미분용해열이다. 미분용해열은 수식 d(△H)/dn으로 표시할 수 있고, 다음과 같이 정의된다.

 

용질 1몰을 용액에 넣어도 농도변화가 거의 일어나지 않을 때 이 과정에서 흡수하는 열이 미분용해열이다. 여러 가지 원하는 농도에서 용해열을 잴 수 있지만, 본 실험에서는 염 1몰이 물 200몰과 물 400몰에 녹을 때의 적분용해열을 측정하자. 이들 농도값을 각각 200과 400으로 묽혔다고 부른다. 여러 가지 염들의 적분용해열이 표에 주어져 있다. 이들 값은 Bichowsky and Rossini, Thermochemistry of Chemical Substances, 1936에서 인용한 것이다. 이 표의 용해열은 대부분이 마이너스 값이다. 이것은 용액이 될 때 냉각됨을 뜻한다.

 

열량계 측정에서는 열량계 전체계의 열용량을 알아야만 한다. 여기에서 열용량이라 함은 열량계 전체계, 즉 열량계와 용액의 온도를 1℃ 올리는 데 필요한 열을 말한다. 이것은 일정량의 열을 전기적으로 가해 주고 온도상승을 재어서 얻을 수 있다. 그러나 이 실험에서는 질산암모늄 일정량을 열량계에 넣고 온도변화를 재어서 얻어보자. 질산암모늄의 용해열은 표 9-1에 주어져 있다. 넣어준 염의 양, 흡수한 열량 그리고 온도강하를 알면 열량계 전체계의 열용량을 계산할 수 있다.

 

 

실험 방법

1. 열용량 측정

1) 증류수 500㎖ 를 Dewar 병에 넣고 교반한다.

 

2) 20초 마다 온도측정 (±0.05℃ 내로 일정해 질 때까지.)

 

3) 200배로 묽히는데 필요한 양의 NH₄NO₃를 정확이 측정하여 넣고 교반한다.

 

4) 20초 간격으로 최저 온도 찾을 때까지 온도 측정

 

5) 3번 반복한다.

 

2. 용해열 측정

1) 증류수 500㎖ 를 Dewar 병에 넣고 교반한다.

 

2) 20초 마다 온도측정 (±0.05℃ 내로 일정해 질 때까지.)

 

3) 400배로 묽히는데 필요한 양의 CuSO₄를 정확이 측정하여 넣고 교반한다.

 

4) 20초 간격으로 최저 온도 찾을 때까지 온도 측정

 

5) 3번 반복한다.

 

 

 

물리화학실험 용해열 : 열량계법 레포트