塩化カリウムの溶解エンタルピー測定

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(1)塩化カリウムの溶解エンタルピー測定鈴木隆. AnEnthalpyo fD i s s o l u t i o no fP o t a s s i u mC h l o r i d e T a k a s h iS u z u k i Wh e ns u b s t a n c e shavechangedc h e m i c a l l yo rp h y s i c a l l y ，t h eh e a to ft h ec h e m i c a landp h y s i c a lc h a n g ei so b t a i n e da s e r e f o r e，i ti sv e r ye f f e c t i v et om e a s u r et h eh e a te n e r g yo ft h ec h e m i c a land e x o t h e r m i cande n d o t h e r m i cb e h a v i o r .Th e so fc a l o r i m e t e r s. p h y s i c a lc h a n g eo ft h es u b s t a n c e .Theh e a te n e r g yc a nbeo b t a i n e dbyc a l o r i m e t r y .T h e r ea r et h r e eザp Thea d i a b a t i cc a l o r i m e t e ri su s e dm a i n l yf o rt h emeasuremento fh e a tc a p a c i t y .Thei s o p e r i b o l i cc a l o r i m e t e ri ss u i t a b l e f o rt h emeasuremento fl a r g eh e a te n e r g y .Thec o n d u c t i o nc a l o r i m e t e rh a st h e r m o c o u p l e sa st h eh e a ts e n s o r sandc a n nt h i sp a p e r ，t h emeasurementp r i n c i p l eandt h er e l i a b i l i t yo ft h ec a l o r i m e t e rw i l lbe measurem i c r oh e a te n e r g y .I . l r e p o r t e di nd e t a i. Ke 戸v o r d C a l o r i m e t り"E n t h a l j フ yo f D i s s o l u t i o n ，P o t a s s i u mC h l o r i d e. 1.諸言物質が化学的または物理的な変化をするとき，それらの、‘.， hu 、、，，.、. 変化は発熱または吸熱を伴って進行する。これらの熱を測. F. ( a ). 定することは，物質の化学的，物理的変化を考える上でとても有用な情報となる。これらの熱は熱量計を用いることによって測定することができる。熱量計には，主に熱容量を測定するのに用いられる断熱型熱量計，比較的大きな熱エネルギーの測定に用いられる等温壁型熱量計，そして，. n o. 司U 戸しW. --EA. VA. 熱を測定できる熱量計の精度および確度を調べるため，標. ム置も. 適した伝導型熱量計の 3つのタイプがある。今回は，溶解. b a s e C. haE. 熱センサーとしてサーモカップルを用い，微少な熱測定に. T ime F i g . lT h et y p i c a lh e a tf l o wc u r v e s ( a )，t h ec a s eo fr e a c t i o n ;( b )，t h ec a s e o fc a l i b r a t i o n .. 準系として塩化カリウム KCl の水への溶解熱を調べ，国際標準値との比較を行ったので報告する。. 2 . 理論1) 一般的な熱流束一時間曲線の例を F i g . 1に示す。化学変. 式中の. 化または物理変化で発生した熱エネルギー Q は式(1). れた熱流束一時間曲線と基線によって固まれた部分の面. によって求めることができる。. 積 ( F i g .l (a ) ) と，ジューノレ熱を加えたことによって得ら. Se ac t. と & a且b はそれぞれ試料の反応によって得ら. F i g . l ( b ) )を表すo れた曲線と基線で固まれた部分の面積 (. 零=言合い. ( 1 ). Qcalib. は抵抗値と電流値を用いて，オームの法則より算出. したジュール熱で、ある。式(1)で示した通り，それぞれの面積比と熱エネルギー比は等しいため，既知のジューノレ熱 *近畿大学工業高等専門学校. より反応熱を決定することができる。. 総合システム工学科(共通教育). F円U. n o.

(2) 3 . 実験方法. ことを表している。また， F ig.3の熱流束-時間曲線は測. 溶解熱を測定する熱量計の検定には，標準試料に塩化カ. 定容器内において，大きさ既知のジュール熱を供給したた. S I G M A-ALDRICH，純度 9 9 . 9 9 9覧 )，溶媒に 4 回リウム (. め，正にふれている。F ig.2および Fig.3から得られる曲. 精製水を用いた。塩化カリウムはアンフ。ル内に数十 mg程. 線と基線によって固まれた面積と既知のジュール熱より，. 度封入し，電子天秤にて精確に秤量した。塩化カリウムが. 式(1)より溶解熱を決定した。得られた溶解熱とその時の. 封入されたアンプノレを溶解熱測定機構に精製水と共に装. 質量モル濃度を T a b l e1に示し， Fig.4に図示した。. 着し， ( 2 9 8.1 5: : tO . O O1 ) Kに精確にコントロールされた熱量計内に静置した。溶媒と標準試料が十分に熱量計内の. T a b l e 1 塩化カリウム水溶液の溶解エンタルピー. 滋一昨. 温度に到達後，測定を開始し，アンプルを粉砕して塩化カリウムを水に溶解させ，その時の熱流束ー時間曲線を測定. R ，欄品. 1 f J. した。測定後，熱流束一時間曲線にて固まれた部分の面積. -1. を算出し，それとほぼ同面積に相当するジュール熱を加え. 0.008301. 17.57. 0. 05482. 17.35. 0.06683. 17.13. 0.08559. 17.13. 実測して得られた塩化カリウム溶解時およびジュール. 0.1092. 16.96. i g .2お熱供給時における熱流束一時間曲線をそれぞれ F. 0.1448. 16.92. て，式(1)を用いて溶解熱を算出した。算出した溶解熱より溶解エンタルビーを決定した。. 4 . 結果および考察. よび F ig.3に示す。. 1 8. 0. 。. 1 7 . 5. ﹀¥診。ロ百ω国. 。. S1 7 . 0. 2. ，当. 当16.5. 4. 1 6 . 0. O . ∞. 6. 。. ∞o. 4. ∞o. 8. 0. l2. 0. 08. 0. l6. 1. λ1/molk g -. ∞o. 1 2. F i g . 4 Thee n t h a l p i e so fd i s s o l u t i o no fKCli nw a t e r .. t/s e a tf l o wc u r v eo fd i s s o l u t i o no fKCli nw a t e r . F i g . 2 H 6. 0 . 0 4. その結果，最小二乗法による線形フィット dJf=A+BMにより，. 2407. A=1 7 . 5 7k Jmor1. ﹀¥区。 w R u国. 5. ( 2 ) 1. 4. B= 5 . 0 1 0kJk gmor. ( 3 ). σ=0 . 0 8kJmor1. ( 4 ). 3. を得た。この値は塩化カリウムの水への溶解エンタルビー. 2. の標準値(17 . 5 9 圭 0. 0 1 )k Jmor1 2)と o .1見で一致し，測. 。。. 定に用いた熱量計の測定精度および確度が確かめられ，測定値の信頼性が十分であることを確認することができた。. 4000. 8000 t/s. ∞o. 1 2. 参考文献鈴木. e a tf l o wc u r v eo fJ o u l eh e a tg e n e r a t i o n. F i g. 3 H. 隆:神戸大学博士論文，. 2000， p p . 1 5 2 5 .. A .J .Head，R .Sabbah:RecommendedReference. F i g.2 で示した塩化カリウムの水への溶解の過程を示す. o rR M a t e r i a l sf e a l i z at i o n o f Physico-Chemical. 熱流束-時間曲線は負にふれており，この系が吸熱を示す. P r o p e r t i e s， 1987.. -86-.

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