[화학과 물리화학 실험] Bomb Calorimeter (붐베 열량계)

소개글

1. 실험 목적
봄베 열량계의 조작 및 사용방법을 익힌후, 물성을 알고 있는 표준시약을 통해 봄베 열량계의 열용량을 구한 후 유기물질의 연소열을 측정한다.
2. 실험 원리
2-1. 반응열
화학 반응이 일어날 때 흡수 또는 방출되는 열량으로 반응 물질과 생성 물질의 에너지 차이를 말한다. 반응열은 반응물질과 생성물질의 종류와 상태가 변하지 않으면 절대 불변 의 값이다.
어떤 반응을 할 때 방출하거나 흡수되는 열로, 반응물의 에너지와 생성물의 에너지의 차이이다. 즉, 화학반응은 일반적으로 열의 출입을 수반하는데, 어떤 반응계가 화학반응에 수반하여 방출 또는 흡수하는 열을 말한다. 반응열이 방출될 때를 발열반응, 흡수될 때를 흡열반응이라고 한다. 보통 열화학반응식에서, 발열반응인 경우에는 우변에 양의 값으로 나타내고, 흡열반응인 경우에는 음의 값으로 나타낸다.
그러나 열역학적으로 생각할 때, 발열반응계의 열함유량은 내부에너지가 그만큼 감소한 것이므로, 반응열은 음이다. 예를 들면, 기체인 수소 2몰(㏖)과 산소 1몰이 반응하여 액체인 물 2몰을 생성할 때의 열화학방정식은,
2H2+O2 → 2H2O+136.634㎉
가 되는데,
2H2+O2 → 2H2O ΔH=－136.634㎉
라고 해도 된다.

...생략

목차

실험9. Heat of Reaction using Oxygen Bomb Calorimeter
1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험기구 및 시약
4.실험방법
5. 실험결과
6. 고찰
7. References

본문내용

3. 실험기구 및 시약
- 실험 기구 : Bomb Calorimeter, 전자온도계, 젓게, 저울, 양팔저울, wire
- 실험 시약 : Benzoic acid 펠렛(표준시약), Maleic acid 펠렛
4.실험방법
(1) Benzoic acid 펠렛을 연소시켜 봄베 열량계의 열용량을 측정하였다.
① 시약의 무게와 10㎝ wire의 무게를 측정하여 기록한다.
② 측정한 와이어를 시약과 닿을 수 있도록 봄베 열량계 안에 설치를 한다.(wire가 시료와만 접촉되어 있게 한다.)
③ 공기가 나올 수 있는 밸브만 열어 밀폐가 되도록 봄베의 헤드를 닫았다.
④ 닫은 상태에서 산소통과 연결하고 봄베 열량계 안에 있는 공기를 포함한 불순의 기체를 산소와 교체하기 위해 약 30초간 일정 압력으로 산소를 주입한다.(1분정도 일정압력으로 주입후 구멍을 막고 압력이 25~30Psis가 되도록 한다.)
⑤ 산소통과의 연결을 제거하고, 조심히 열량계를 수조로 옮긴다.(열량계를 수조로 옮길 때는 펠렛이 움직이지 않도록 조심스럽게 다룬다.)
⑥ 미리 수조안을 양팔저울로 잰 2㎏의 물로 채우고 열량계와 점화선을 연결한 후 온도계와 젓개가 달려있는 jacket을 닫아 실험한다.(이때 열량계로부터 공기가 새는지를 확인해 보기위해 5초정도 지켜본다.)
⑦ 온도가 점화에 도달하기 전까지는 5분까지 1분 간격으로 온도를 읽어주고, 점화에 도달한 후 부터는 온도계는 10초 간격으로 온도를 읽어준다.
(2) 실험이 종결된 후 전자식 온도계의 전원을 끄고, jacket을 열고 봄베를 꺼낸 다음 봄베 안에 압축되어 있는 공기를 밸브를 열어 제거한다.
① 헤드를 열어 시료가 완전 연소했는지 확인한다.
② 연소되고 남은 와이어는 핀셋으로 분리시켜 무게를 측정한다.
③다음 실험을 위해서 봄베 내부에 있는 물기를 모두 제거한다.
같은 방법으로 Maleic acid 펠렛을 가지고 3번 더 실험하였다. 시료가 젖은 상태에서는 연소가 되지 않을 우려가 있기 때문에 건조 상태에서 실험을 했고, 매 실험마다 Bomb Calorimeter 내부의 습기가 미칠 영향을 고려하여 건조시켰다.

참고 자료

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[2]. http://100.naver.com/100.nhn?docid=113106
[3]. http://blog.naver.com/pinksin?Redirect=Log&logNo=30003099582
[4]. http://100.naver.com/100.nhn?docid=74816
[5]. http://100.naver.com/100.nhn?docid=60055
[6]. http://kin.naver.com/db/detail.php?d1id=11&dir_id=110204&eid=oaNoIkG3Np3g
+/0EmIXcGKA75i9M+CEN&qb=v6PFu8fHILqvyK0