燃燒熱的測定摘要 本實驗中借助氧彈式量熱計，在測定標準物質苯甲酸的燃燒熱的基礎上，先求算出了所用儀器的量熱計熱容，再以此為基礎測定了蔗糖的恒容燃燒熱。文章末尾對實驗中的誤差和雷諾校正方法的合理性進行了討論。實驗步驟（修正）取消硝酸滴定過程先向量熱器內加入2000mL去離子水，放入氧彈后再加入1000mL去離子水。實驗過程中，在開始時恒溫段每30s記錄一個數據，維持5min；之后使用電極點火燃燒，燃燒過程中每15s記錄一個數據，直至溫度升高并恒定；溫度升高并恒定后再次恢復至每30s記錄一個數據。數據記錄及處理1.樣品質量的測量：表1樣品質量測定樣品/g/g/g/g/g苯甲酸1.21420.01580.01460.62450.0094蔗糖1.04040.01690.01630.92920.00782、水當量的測定：表2苯甲酸T-t數據表t/sT/℃t/sT/℃t/sT/℃004350.8797051.092300.0014500.9247201.093600.0014650.9567351.095900.0014800.9827501.0961200.0024951.0027651.0961500.0015101.0197801.0971800.0015251.0328101.0982100.001540(失誤漏記)8401.0982400.0025551.0528701.0982700.0025701.069001.0983000.0015851.0679301.098330點火6001.0729601.0973450.0076151.0779901.0973600.0796301.08110201.0973750.3256451.08410501.0973900.5716601.08610801.0974050.7256751.0894200.8156901.0913、蔗糖燃燒熱的測定：表3蔗糖T-t數據表t/sT/℃t/sT/℃t/sT/℃004050.7996451.023004200.8606601.0226004350.8986901.02490-0.0014500.9247201.026120-0.0014650.9447501.027150-0.0014800.9607801.028180-0.0014950.9718101.029210-0.0025100.9808401.029240-0.0015250.9888701.029270-0.0015400.9959001.029300-0.0015551.0019301.029330點火5701.0059601.0283450.0235851.0099901.0283600.2576001.01310201.0283750.5296151.0163900.7126301.0184、苯甲酸燃燒T-t數據作圖（雷諾校正）由雷諾校正圖可知，升溫△T=1.098K，t=409.8s 5、蔗糖燃燒T-t數據作圖（雷諾校正）由雷諾校正圖可知，升溫△T=1.030K，t=391.3s6.水當量的計算（1）引燃用鎳絲的校正：（2）棉線的校正：（3）量熱計常數的計算：苯甲酸燃燒反應式：對于氣體產物而言=-0.5已知苯甲酸恒壓熱容為：則燃燒物質質量認為體系中已經將氮氣排盡從而忽略由于形成硝酸造成的誤差，計算可得7、計算蔗糖的恒容燃燒熱和恒壓燃燒熱（1）引燃用鎳絲的校正：（2）棉線的校正：（3）蔗糖恒容燃燒熱：已知（4）蔗糖的恒壓溶解熱：由方程：，可知于是誤差分析由查閱文獻可知，蔗糖燃燒熱為-16490(J/g)。相對偏差實驗值與理論值較為接近。定量誤差分析質量稱量誤差以萬分天平計，稱量誤差為0.0002g，鎳絲質量為差值法得到，誤差應為0.0004g。鎳絲燃燒誤差：（刻意多保留一位有效數字）棉線燃燒誤差:（刻意多保留一位有效數字）燃燒物稱量誤差：累計加和來看，由此分析，稱量本身系統誤差對最終結果造成影響較小。值得一提的是，在實驗過程中稱量結束至燃燒過程中，需使用棉線及鎳絲固定待測物；這一過程中難免會有待測物壓片散塊造成質量偏差。這是實驗中非常重要的一個誤差來源，其質量偏差將會線性傳遞至最終誤差里。在實際操作中，為了減少這類誤差；可以在結束后將栓系繩子的工作放于一稱量紙上完成，將待測物固定完成后再稱量紙上灑落樣品。從而彌補由于樣品易散造成的誤差。水的體積測量造成的誤差為便于討論，假設兩次使用2000mL及1000mL容量瓶會累計造成5mL誤差（認為容量瓶本身存在千分之一誤差，再考慮掛壁、濺出等影響）由此可見，加入水量的誤差在極大估計條件下（5mL）也不會對最終結果造成太大影響。溫度波動造成的誤差在實驗的非加熱段，由數據顯示溫度波動為0.01K，則本實驗中，由溫度波動0.01K即可對最終結果造成1%誤差，由此可見溫度波動是實驗誤差的另一主要因素。因此，采用雷諾校正是很有必要的。（4）是否進行酸校正的定量分析：假設氧彈內容積為1L（偏大估計），即含有790mL氮氣。本實驗中反復沖入氧氣至1MP再放氣至常壓，重復三次除去氮氣。則剩余氮氣量可計算為790*0.13=0.79mL換算為物質的量n（氮氣）=0.033mmol由氮氣產生的熱效應此數值僅與鎳絲稱量誤差帶來的影響大致相同，對于整個實驗體系可以忽略不計。因此本實驗省略酸校正分析是合理的。2.定性誤差分析（1）熱容值變化的討論理論上，熱容隨溫度變化而變化；因此c=c(T)并非一個常量。在本實驗中，通過計算水當量表征儀器的吸熱效應，同時控制燃燒標準物質和待測物質時體系上升大致相同的溫度。同時，體系整體溫度上升幅度并不大（1.1℃左右），因此粗略地認為熱容隨溫度變化幅度可忽略是合理的。（2）待測物質量本實驗定量分析過程中可發現，待測物質量大小對最終的誤差有很大影響。在實驗過程第一次壓片過程中，由于操作并不熟練，壓制得到的苯甲酸固體質量偏小；僅僅0.6g，計算發現由此導致的系統誤差是較大的。因此，在蔗糖燃燒實驗中改進了壓片手法，增加了待測物質量，分析得到的系統誤差顯著下降。實驗操作討論在實驗過程中，我認為有如下操作值得反思和注意（1）壓片操作如果壓片過松，則所得藥片的強度較差，不宜成型，遇到外部振動或者在移動過程中會出現碎裂、散落現象。如果壓片過緊，則壓片器容易卡主，在取出樣品過程中可能又會造成樣品的損壞。相較而言，苯甲酸標準物質顆粒較小，分布均勻，較為容易壓片。而蔗糖晶體必須充分研磨成細末狀再進行壓片才會相對容易。（2）固定壓片的操作將壓片與點火器件穩定固定在氧彈中是本實驗中最難的操作。首先需要明確，鎳絲的作用是產生火花引燃體系，棉線的作用是將鎳絲與待測物空間上固定在一起，同時起到引燃的作用。講義上指出可以將鎳絲壓入樣品內，但在本實驗中受限于設備限制，以下操作更為合理：壓出的樣品用棉線固定捆住，同時棉線本身提供鎳絲的固定支撐點，令鎳絲穿過細線并環繞住壓片。同時在固定操作中，建議在下方放置稱量紙。以便于收集散落的待測物，稱量后校正得到正確的燃燒物質量。（3）對于氧彈的清潔操作兩次測定之間除了需要擦凈量熱桶內壁、氧彈外壁的水分外，還需要將氧彈內筒仔細擦干凈，除去上一次燃燒過程中產生的水，減少誤差。結論本實驗通過在氧彈式量熱計中燃燒苯甲酸，通過使用雷諾校正，計算出水當量的方法作為基準，求得了蔗糖的恒壓（恒容）燃燒熱為1.640*104J/g。之后通過定量、定性誤差分析，討論了實驗過程中應當特別注意的細節。思考題雷諾圖解法的本質和適用范圍在量熱實驗中，量熱計與周圍環境的熱交換無法完全避免，對溫差測量值的影響可用雷諾(Renolds)溫度校正圖校正。如圖所示，圖中B點意味著燃燒開始，熱傳入介質；HG為線延長并交溫度曲線于E點，其間的溫度差值即為經過校正的。E點認為是環境均衡溫度。圖中（G-A）為開始燃燒到溫度上升至室溫這一段時間內，由環境輻射和攪拌引進的能量所造成的升溫，故應予扣除。同理（H-C）由室溫升高到最高點這一段時間內，熱量計向環境的熱漏造成的溫度波動，計算時必須考慮在內。故可認為，HG兩點的差值較客觀地表示了樣品燃燒引起的升溫數值。在量熱實驗中，如果無法保證體系完全與外界隔絕熱交換，則需要用雷諾校正法扣除環境影響。同時在某些情況下，量熱計的絕熱性能良好，但攪拌器功率較大，可能由于攪拌造成溫度波動，也需要用雷諾校正減小誤差。總之，雷諾校正的目的是使實驗中溫差變化能客觀反映僅僅由燃燒產熱而不受環境影響的結果。標準物質苯甲酸的恒壓燃燒熱Qp=-26460J/g，恒容燃燒熱為多少？見實驗部分數據呈現及處理。攪拌過快或過慢有何影響？攪拌過快可能造成由機械攪拌做功導致體系溫度升高，從而引入不必要誤差；攪拌過慢會使得溫度計受熱不均，測量值與真實值產生偏差。本實驗中苯甲酸的作用是什么？可否將一定量的苯甲酸與蔗糖混合在一起只進行一次測量求蔗糖的燃燒熱？不可。這樣求蔗糖的燃燒熱。由公式可知，若將苯甲酸和蔗糖一起燃燒，則存在有W和Qv(蔗糖)兩個未知數，無法單獨求出蔗糖的燃燒熱。如果適當改進，至少進行兩