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용액의 질량 및 열용량으로부터 구할 수 있다.hwp [자연과학] 화학실험 - 헤스의 법칙(2). 이번 실험은 간단한 열량계를 사용하여 고체 수산화나트륨과 염산의 중화반응을 한 단계 및 두 단계로 진행시켜 각 단계의 반응열을 측정하고 헤스의 법칙을 확인한다. H 〓 E + PV (1) E는 계의 내부 에너지이고, 일정한 압력에서 진행되고, 압력과 부피에 의한 일만을 생각하여 보자. W 〓 -PΔV 이 때 내부에너지 변화는 ΔE 〓 q +W 〓 q -PΔV (2) 여기서 q는 열의 흐름이다. 반응 과정이 발열 과정이면 열의 흐름은 온도 상승, 어떤 과정의 엔탈피 변화는 (1)의 엔탈피 정의로부터 ΔH 〓 ΔE + Δ(PV) (4) 이고 압력이 일정하면 ΔH 〓 ΔE + PΔV (5) 이 된다.. 엔탈피를 정확하게 이해하기 위하여, 반응열의 흐름을 측정하여 ΔH를 구하게 된다.hwp [자연과학] 화학실험 - 헤스의 법칙(2). 그러나 흑연을 태워서 일산화탄소를 얻는 반응과 같이 엔탈피를 실험적으로 구하기 어려운 경우에는 화학 반응시 발생하는 열량을 예측하기가  ......

 

 

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헤스의 법칙

 

1. 1. Abstract and Introduction

 

1) 실험목적

 

대부분의 화학 반응이 진행되는 동안에는 열의 흡수 또는 방출이 수반된다. 화학 반응시에 방출되는 열량은 각 물질의 엔탈피를 계산하여 예측할 수 있다. 그러나 흑연을 태워서 일산화탄소를 얻는 반응과 같이 엔탈피를 실험적으로 구하기 어려운 경우에는 화학 반응시 발생하는 열량을 예측하기가 힘들다. 헤스의 법칙을 이용하면 이미 알고 있는 반응열을 이용하여 위와 같이 실험적으로 구하기 어려운 반응열을 비롯한 여러 가지 반응열도 쉽게 구할 수 있다. 이번 실험은 간단한 열량계를 사용하여 고체 수산화나트륨과 염산의 중화반응을 한 단계 및 두 단계로 진행시켜 각 단계의 반응열을 측정하고 헤스의 법칙을 확인한다.

 

2) 실험원리

 

(1) 열량계

 

- 엔탈피는 상태함수로서 다음과 같이 정의된다.

 

H 〓 E + PV (1)

 

E는 계의 내부 에너지이고, P는 계의 압력, V는 계의 부피이다. 엔탈피를 정확하게 이해하기 위하여, 일정한 압력에서 진행되고, 압력과 부피에 의한 일만을 생각하여 보자.

 

W 〓 -PΔV

 

이 때 내부에너지 변화는

 

ΔE 〓 q +W 〓 q -PΔV (2)

 

여기서 q는 열의 흐름이다. 이 식은 다시

 

q 〓 ΔE + PΔV (3)

 

이 된다. q를 엔탈피와 관계를 지으면, 어떤 과정의 엔탈피 변화는 (1)의 엔탈피 정의로부터

 

ΔH 〓 ΔE + Δ(PV) (4)

 

이고 압력이 일정하면

 

ΔH 〓 ΔE + PΔV (5)

 

이 된다. 따라서 식 (3)과 (5)로부터

 

qp 〓 ΔH (6)

 

가 된다. 식 (6)에서 보여준 바와 같이 일정 압력 조건에서 발생하는 계의 엔탈피 변화(ΔH)는 열의 형태로 나타나는 에너지의 변화이다. 본 실험에서 상압의 일정한 압력 조건에서 반응열의 흐름을 열량계를 사용하여 측정하는 방법을 정압 열량계법 이라고 하고, 반응열의 흐름을 측정하여 ΔH를 구하게 된다. 반응 과정이 발열 과정이면 열의 흐름은 온도 상승, 용액의 질량 및 열용량으로부터 구할 수 있다.

 

방출된 에너지(ΔH) 〓 비열(c) × 용액의 질량(m) × 상승온도(t)

 

열량계는 물리적 또는 화학적 변화 과정에서 흡수되거나 방출되는 열량을 측정하는 장치이다. 용도와 목적에 따라 여러 가지 열량계가…(생략)

 

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