실험 10. 이산화탄소의 승화열
분야
doc실험원리
실험 기구 및 시약
실험 방법
실험 A. 뜨거운 물을 사용하는 방법
실험 B. 차가운 물을 사용하는 방법
실험시 주의사항
드라이아이스(고체 이산화탄소)의 승화열을 측정한다.
실험원리
일정한 압력과 온도에서 고체 상태에 있는 물질에 열을 가해주면 분자의 운동에너지가 커져서 액체가 되고, 열을 더 많이 공급해주면 분자가 주위에 있는 다른 분자들의 인력을 벗어나서 마음대로 돌아다니는 기체가 된다. 이처럼 일정한 압력과 온도에서 물질의 상 변화를 일으키기 위해서 공급해주어야 하는 열에너지의 양을 “녹음열” (또는 “녹음엔탈피”)과 “기화열” (또는 “기화엔탈피”)이라고 한다.
이산화탄소는 상온, 상압에서 기체로 존재하는 무색, 무미의 물질로 독특한 특성을 가지고 있다. 이산화탄소는 압력이 5.11기압 이상이 되어야만 액체로 존재할 수 있고, 고체 이산화탄소는 -78.5℃가 되어야만 증기압이 1기압이 되기 때문에 상온에서 드라이아이스는 고체가 액체를 거치지 않고 바로 기체로 변하는 “승화” 현상이 관찰된다. 드라이아이스가 승화할 때 주위로부터 상당한 양의 열을 흡수하기 때문에 온도를 낮추기 위한 냉매로 많이 사용된다. 화학변화가 일어날 때 흡수되거나 방출되는 열을 측정하는 장치를 “열량계”라고 한다. 이 실험에서는 스타이로폼으로 만든 1회용 컵(종이컵)을 열량계로 사용하는데, 컵에 담긴 물 속에서 일어나는 화학 변화에서 열이 방출되거나 흡수되면 물의 온도가 변화하고, 물의 온도 변화와 물의 양으로부터 방출되거나 흡수된 열의 양을 간단하게 계산할 수 있다.
컵 속에 w g의 물이 들어 있었고, y g의 드라이아이스가 승화하면서 물의 온도가 ∆T만큼 떨어졌다면, 드라이아이스가 흡수한 열의 양 Q = 4.18(J/g)w(g)∆T(℃)로 주어짐
드라이아이스 1g의 승화열은 ∆H승화 = Q(J)/y(g)로 계산
실험 기구 및 시약
실험 A.
스타이로폼 열량계(큰 것), 드라이 아이스를 담을 종이컵, 드라이아이스(10g 2번)
실험 B.
스타이로폼 열량계(작은 것), 온도계와 깔때기 구멍이 있는 뚜껑, 종이컵 3개, 솜, 온도계, 풍선, 깔때기, 고무밴드, 파라필름, 드라이 아이스(4g 2번)
실험 방법
실험 A. 뜨거운 물을 사용하는 방법
1) 수돗물 200mL 가량을 50℃ 정도로 가열
(-물의 온도가 너무 높아지면 물이 기화되는 속도가 빨라서 무게가 자꾸 변함.)
2) 스타이로폼 열량계 준비(큰 것) 온도계 미리 고정.
3) 종이컵의 질량을 측정 열량계 속에 넣는다.
4) 가열한 물 70mL정도를 종이컵에 넣고 질량, 온도를 측정.
