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실험 . 엔탈피 측정

실험목적
산과 염기의 중화 반응을 이용해서 엔탈피가 상태함수임을 확인한다.

※ 과제 : 엔탈피, 상태함수, 헤스의 법칙, 반응열, 생성열, 비열용량

이론
대부분의 경우에 화학 반응이 진행되면 주위에서 열을 흡수하거나 주위로 열을 방출하게 된다, 화학 반응에서 출입하는 열의 양은 “열량계”라는 장치를 사용해서 측정할 수 있다, 정밀한 측정을 위한 열량계는 그 구조가 상당히 복잡하지만, 단열이 잘 되는 보온병이나 스티로폼으로 만든 컵이나 단열된 플라스크 등을 간단한 열량계로 사용할 수도 있다.
열량계를 이용하기 위해서는 열량계의 비열용량 C와 열량계의 질량을 먼저 알아야 한다. 비열용량은 1g물질의 온도를 1℃변화시키는데 필요한 열의 양을 나타낸다. 따라서 비열용량이 C(J/℃)인 물진 Wg의 온도가 ΔＴ(℃)만큼 변화했을 때 출입한 열의 양 Q(J)는 다음과 같이 계산할 수 있다.
Q 〓 CＷΔT
“우주의 에너지는 일정하다”는 열역학 제1법칙은 에너지“ U와 ”엔탈피“ H라는 열역학적 양을 정의한다. 계가 부피 팽창에 의한 일(pV 일)만을 할 수 있는 경우에 계의 상태 변화에 의하여 출입하는 열의 양은 상태 변화의 조건에 따라 다음과 같게 된다
ΔU 〓 Qv
ΔH 〓 Qp
여기서 Qv와 Qp는 각각 일정한 부피와 일정한 압력에서의 상태 변화에서 출입하는 열의 양을 나타낸다, 상태 변화에 따라 출입하는 열의 양을 측정해서 알아낸 에너지와 엔탈피의 변화는 화학 반응의 평형 조건이나 자발적인 변화의 방향을 알아내는 중요한 정보를 제공하게 된다.
엔탈피는 상태 함수이기 때문에 상태 변화에 따른 엔탈피 변화량, 즉 반응열은 변화의 경로에 상관없이 언제나 일정하다. 따라서 여러 단계를 거쳐서 화학 반응이 일어나는 경우에 각 단계에서의 반응열을 모두 합하면 반응 전체에서 일어나는 반응열과 같게 되며, 이것을 “헤스의 법칙”이라고 부른다.
예를 들어서, 탄소를 산소와 함께 태우면 이산화탄소가 만들어지고 상당한 양의 열이 방출된다, 이산화탄소가 만들어질 때의 반응열은 충분한 양의 산소와 함께 연소시키면서 방출되는 열의 양을 측정하면 쉽게 얻을 수 있다.

C + O2 → CO2 ΔH4 〓 -393.5kJ mol-1

한편 일산화탄소를 산소와 …(생략)
 

   
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