일반화학실험 | 소시지의 열용량 측정

 

 

 

TIP

 

 

물질의 용해열에 의해 발생하는 엔탈피의 변화에 대하여 측정한다.

 

 

 

열용량(Heat capacity)

어떤 물체의 온도를 1℃(혹은 1K) 높이는 데 필요한 열량(단위:㎉/℃, ㎉/K)

 

물질의 온도를 1℃ 높이는데 드는 열량. 같은 물질이여도 양에 따라 값이 다르다.

 

 

위 식으로부터 비열 및 질량이 클수록 열용량이 크고, 열용량이 클수록 온도 변화가 작다 는 것을 알 수 있다. 또한 열용량은 비열 뿐 아니라 질량의 영향을 받으므로, 서로 다른 물질인 경우에는 질량이 같더라도 열용량이 달라질 수 있다는 것을 알 수 있다.

 

 

엔탈피

어떤 물질이 일정한 압력에서 생성되는 동안에 그 물질속에 저장된 열에너지를 엔탈피라고 하고 기호 H로 표시한다. 엔탈피를 정확히 측정하는 것은 불가능하지만 화학변화가 일어날 때의 엔탈피 변화는 화학반응에서 출입하는 열에너지로 나타내기 때문에 측정할 수 있다. 또한, 주어진 계의 상태를 나타내는 열역학적 양의 하나. 엔탈피는 쉽게 말해서 일을 할 수 있는 능력을 말한다.

 

열함량. 즉 에너지와 같은 개념으로 생각한다. 물질계의 내부에너지가 U, 압력을 P, 부피가 V일 때, 그 상태의 열 함량 H는 H=U+PV로 표시된다. 엔탈피는 상태함수이기 때문에 출발물질과 최종 물질이 같은 경우에는 어떤 경로를 통해서 만들더라도 그 경로에 관여한 열 함량 변화의 합은 같다. 이것이 헤스의 법칙이다 화학반응에서는 일반적으로 반응열을 사용하여 표시하며, 이번 실험에서도 반응열을 비교함으로 엔탈피의 변화를 살펴본다.

 

 

엔탈피의 변화(△H)

화학 반응이 일어날 대 열이 방출되거나 흡수되는 것은 생성물과 반응물의 차이 때문이다.

△H = ∑H생성물 - ∑H반응물(반응 엔탈피 = 생성물의 엔탈피 합 - 반응물의 엔탈피 합)

 

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실험 방법

1. Calorimetry(열량계) 보온병의 열용량 측정

1) 보온병의 무게를 잰다.

 

2) 스티로폼 판을 준비하여 스티로폼에 온도계(전자탐침)가 들어갈 구멍을 만든 후, 빈 보온병에 덮어 온도계(전자탐침)가 컵의 바닥에서 1㎝ 정도 위에 위치하도록 한 다음에 보온병의 초기온도를 측정한다.(약 15분)

 

3) 메스실린더에 물 100㎖를 넣은 후에 물의 초기온도를 측정한다.(초기온도)

 

4) 온도 측정을 끝낸 물을 보온병에 넣고 스티로폼 뚜껑을 덮은 후 온도변화를 측정한다. 일정한 온도가 유지되는 상태일 때의 온도를 측정한다.(나중온도)

 

5) 각각의 온도에서 물의 온도변화와 보온병의 온도 변화량을 계산한다.

 

6) 온도의 변화량에서 보온병의 열용량을 구한다.

 

2. 소시지의 열용량 측정

1) 실험 1에서 사용한 물을 버리지 말고 실험 나.에 그대로 사용하여, 실험 가.의 나중온도를 실험 나.의 초기온도로 설정한다. (물의 초기온도)

 

2) 스티로폼 판을 준비하여 스티로폼에 온도계(전자탐침)가 들어갈 구멍을 만든 후, 보온병에 덮어 온도계(전자탐침)가 컵의 바닥에서 1㎝정도 위에 위치하도록 한다.

 

3) 보온병에 증류수 100㎖를 넣고 온도가 일정한 상태가 지속될 때의 온도를 초기 온도로 정한다.

 

4) 이 보온병에 무게를 알고 있는 소시지(받자마자 무게 측정)를 온도계(전자탐침)에 꽂은 다음 보온병에 넣고 동시에 스티로폼 뚜껑을 덮고 떨어지는 온도를 시간대 별로 측정한다. 온도가 일정한 상태가 지속될 때의 온도를 측정한다.(나중온도)

 

5) 온도의 변화량 값을 계산한 후, 소시지의 열용량을 구하고 사람 손의 열용량 값과 비교하여 오차율을 구해본다.

 

3. 염화칼슘의 용해열

1) 실험 2에서 사용한 물을 버리지 말고 실험 다.에 그대로 사용하면 실험 나.의 나중온도를 실험 다.의 초기온도로 설정할 수 있다.

 

2) 스티로폼 판을 준비하여 스티로폼에 온도계(전자탐침)가 들어갈 구멍을 만든 후, 보온병에 덮어 온도계(전자탐침)가 컵의 바닥에서 1㎝정도 위에 위치하도록 한다.

 

3) 보온병에 100㎖ 물을 메스실린더를 이용해 정확히 넣고 온도가 일정하게 될 대까지 기다린 후 온도를 측정한다.(초기온도)

 

4) 보온병에 염화칼슘 10g정도 측정하여 보온병에 넣는 동시에 스티로폼 뚜껑을 덮고 시간을 잰다. 온도가 최고치로 올라갈 대까지 온도를 측정한다.

 

5) 온도 변화량을 계산한 후, 염화칼슘의 몰용해열 값을 구하고, 이론값과 비교해본다.

 

 

 

[일반화학실험]소시지의 열용량 측정 레포트