物化实验燃烧热的测定
物化实验四:燃烧热的测定

燃烧热的测定摘要本实验利用氧弹卡计测量萘的燃烧热。
先使标准物质苯甲酸在恒温氧弹量热计中完全燃烧,将测得的结果用雷诺图法校正温度后算出恒温氧弹量热计的热容,然后让萘在相同的恒温氧弹量热计中完全燃烧,测得萘完全燃烧时的恒容燃烧热,从而求出萘的恒压燃烧热。
关键词燃烧热萘苯甲酸氧弹卡计雷诺图1.前言燃烧热即一摩尔物质完全燃烧时所放出的热量。
所谓完全燃烧,即组成反应物的各元素,在经过燃烧反应后,必须呈显本元素的最高化合价。
燃烧热分为恒容燃烧热和恒压燃烧热,由于化学反应通常在恒压的条件下进行,故实际中恒压燃烧热比恒容燃烧热更具实用价值。
然而在实验中,恒压的条件却比恒容的条件难于控制,故通常采用先测定恒容燃烧热,再根据热力学第一定律 Qp=Qv+△n(RT) 换算为恒压燃烧热。
另外,直接测量热实际上是几乎不可能的,热量的传递往往表现为温度的改变,故实际中往往采用测量温差的办法来间接测量热。
本实验标准物质苯甲酸在298.15K时的燃烧反应为:C6H5COOH(固)+7.5O2(气)==7CO2(气)+3H2O(液)萘的燃烧反应为:C10H8(固)+12O2(气)==10CO2(气)+4H2O(液)2.实验部分(一)实验原理燃烧热的定义是:一摩尔的物质完全燃烧时所放出的热量。
所谓完全燃烧,即组成反应物的各元素,在经过燃烧反应后,必须呈显本元素的最高化合价。
同时还必须指出,反应物和生成物在指定的温度下都属于标准态。
由热力学第一定律,恒容过程的热效应Q v,即ΔU。
恒压过程的热效应Q p,即ΔH的相互关系为:(4-1)或(4-2)其中Δn为反应前后气态物质的量之差;R为气体常数;T为反应的绝对温度。
本实验通过测定萘完全燃烧时的恒容燃烧热,然后再计算出萘的恒压燃烧ΔH。
在计算萘的恒压燃烧热时,应注意其数值的大小与实验的温度有关,其关系式为(4-3)式中的Δr C p是反应前后的恒压热容之差,它是温度的函数。
一般说来,反应的热效应随温度的变化不是很大,在较小的温度范围内,我们可以认为它是一常数。
物化实验报告燃烧热的测定苯甲酸萘doc

物化实验报告:燃烧热的测定-苯甲酸-萘.doc一、实验目的1.掌握燃烧热测定的原理和方法。
2.学习使用热电偶温度计测量温度。
3.了解苯甲酸和萘的燃烧热及其热效应。
二、实验原理燃烧热是指1mol物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。
测定燃烧热可以了解物质的能量性质,为研究物质的结构和反应机理提供依据。
本实验通过测量苯甲酸和萘燃烧时温度的变化,计算出它们的燃烧热。
三、实验步骤1.准备实验器材:热电偶温度计、保温杯、热量计、分析天平、锌粉、氧气、实验样品(苯甲酸和萘)。
2.安装热电偶温度计:将热电偶温度计与热量计连接,确保密封良好。
3.准备样品:用分析天平称取一定量的苯甲酸和萘,分别放入两个保温杯中。
4.开始测量:打开氧气钢瓶,调节氧气流量,点燃燃烧器,将热电偶温度计插入保温杯中,记录初始温度t1。
5.样品燃烧:在氧气流中点燃保温杯中的样品,注意控制氧气流量,使样品完全燃烧。
6.记录温度:燃烧结束后,记录最终温度t2。
7.清洗仪器:用少量乙醇清洗燃烧器及周围区域,确保无残留物。
8.重复实验:对苯甲酸和萘分别进行上述实验,记录每次的初始温度和最终温度。
四、数据分析与处理1.数据记录:记录每次实验的初始温度t1和最终温度t2。
2.数据处理:根据温度差和物质的量,计算出每次实验放出的热量Q。
Q =mc(T2 - T1),其中m为物质的量,c为比热容,T2和T1分别为最终温度和初始温度。
3.燃烧热计算:根据放出的热量Q和物质的量n,计算出燃烧热ΔH。
ΔH = -nQ / 1000kJ/mol。
其中n为参加反应的物质的量(本实验中为1mol),Q为放出的热量。
注意将单位转换为kJ/mol。
4.结果分析:比较苯甲酸和萘的燃烧热,分析它们的能量性质及结构特点。
五、实验结论通过本实验,我们掌握了燃烧热测定的原理和方法,学会了使用热电偶温度计测量温度。
同时,我们了解了苯甲酸和萘的燃烧热及其热效应,为研究这两种物质的能量性质和结构特点提供了实验依据。
燃烧热的测定(华南师范大学物化实验)

华南师范大学实验报告燃烧热的测定一、实验目的(1)明确燃烧热的定义,了解恒压燃烧热与恒容燃烧烧热的差别与联系。
(2)测定萘的燃烧热,掌握量热技术基本原理。
(3)了解氧弹卡计的基本原理,掌握氧弹卡计的基本实验技术。
(4)使用雷诺校正法对温度进行校正。
二、实验原理2.1基本概念1mol物质在标准压力下完全燃烧所放出的热量,即为物质的标准摩尔燃烧焓,用表示。
若在恒容条件下,所测得的1mol物质的燃烧热则称为恒容摩表示,此时该数值亦等于这个燃烧反应过程的热力学能变尔燃烧热,用Q V,mΔr U m。
同理,在恒压条件下可得到恒压燃烧热,用Q p,m表示,此时该数值亦等于这个燃烧反应过程的摩尔焓变Δr H m。
化学反应的热效应通常用恒压热效应Δr H m来表示。
假若1mol物质在标准压力下参加燃烧反应,恒压热效应即为该有机物的标准摩尔燃烧热。
把燃烧反应中涉及的气体看做是理想气体,遵循以下关系式:Q p,m=Q V,m+(ΣV B)RT ①2.2氧弹量热计本实验采用外槽恒温式量热计,为高度抛光刚性容器,耐高压,密封性好。
量热计的内筒,包括其内部的水、氧弹及其搅拌棒等近似构成一个绝热体系。
为了尽可能将热量全部传递给体系,而不与内筒以外的部分发生热交换,量热计在设计上采取了一系列措施。
为了减少热传导,在量热计外面设置一个套壳。
内筒与外筒空气层绝热,并且设置了挡板以减少空气对流。
量热计壁高度抛光,以减少热辐射。
为了保证样品在氧弹内燃烧完全,必须往氧弹中充入高压氧气,这就要求要把粉末状样品压成片状,以免充气时或燃烧时冲散样品。
2.3量热反应测量的基本原理量热反应测量的基本原理是能量守恒定律。
通过数字式贝克曼温度计测量出燃烧反应前后的温度该表ΔT,若已知量热计的热容C,则总共产生的热量即为Q V=CΔT。
那么,此样品的摩尔恒容燃烧热为②式是最理想的情况。
但由能量守恒原理可知,此热量Q V的来源包括样品燃烧放热和点火丝放热两部分。
物理化学实验—— 燃烧热的测定教材

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七、思考讨论题
• 1.说明摩尔恒容热效应 (QVm)和摩尔恒压热效应
(QPm)的差别和相互关系。 • 2.简述装置氧弹和拆开氧弹的操作过程。 • 3.为什么实验测量得到的温度差值要经过作图法校正? • 4.使用氧气钢瓶和减压阀时有哪些注意事项? • 5. 实验中应如何避免不完全燃烧。
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①将充好氧气的氧弹放入 量热计的内桶,将 SHR—15氧弹式量热计 电极插头插在氧弹两电 极上。
②用容量瓶准确取自来水 3000mL,倒入内捅中。 水面应没过氧弹。如氧 弹有气泡逸出,说明氧 弹漏气,寻找原因并排 除。
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③将SWC-ⅡD精密温 度温差仪传感器插入 内桶水中。
④将电极线嵌入桶盖 的槽中,盖上盖子。 打开SHR—15氧弹式 量热计的电源,开启 “搅拌”开关,进行 搅拌。
擦干待下次实验用。
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五、数据处理
1、将实验条件和实验数据列表纪录: 室温:_______℃;气压:_________kPa; 实验日期:__________;仪器名称型号:__________ 记录数据: 燃烧丝长度_________mm;苯甲酸样品重_________g; 剩余燃烧丝长度______mm;水温______℃。 燃烧丝长度_________mm;萘样品重__________g;剩 余燃烧丝长度______mm;水温______℃。 a.未点火前:10个数据点,每隔30秒记录一次数据 b.点火后:30个数据点,每隔30秒记录一次数 c.平衡后,10个数据点,每隔30秒记录一次数据。
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用氧弹卡计测定物质的燃烧热是在恒容条件下进行的,所 以测得的为恒容燃烧热(QVm)。当一定量待测物质样品 在氧弹中完全燃烧时放出的热量使卡计本身及氧弹周围介 质(本实验用水)的温度升高。通过测定燃烧前后卡计 (包括氧弹周围介质)温度的变化值,就可以求算出该样 品的燃烧热。
物理化学-物理化学-实验一:燃烧热的测定

实验一 燃烧热的测定一、实验目的及要求1.用氧弹量热计测定萘的燃烧热,明确燃烧热的定义,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别与相互关系。
2. 了解氧弹量热计的原理、构造及其使用方法,掌握有关热化学实验的一般知识和测量技术。
3. 掌握用雷诺图解法校正温度的改变值。
二、实验原理燃烧热是指一摩尔物质完全燃烧时的热效应。
所谓“完全燃烧”,是指有机物质中的碳燃烧生成气态二氧化碳、氢燃烧生成液态水等。
例如:萘的完全燃烧方程式为:C 10H 8(s)+12O 2(g)=10CO 2(g)+4H 2O(1)燃烧热测定可在恒容或恒压条件下进行。
由热力学第一定律可知:在不做非膨胀功情况下,恒容燃烧热Q v = ΔU , 恒压燃烧热Q p = ΔH 。
在氧弹式量热计中测得燃烧热为Q v , 而一般热化学计算用的值为Q p , 这两者可通过下式进行换算:Q p = Q v + ΔnRT (1)式中Δn 为反应前后生成物和反应物中气体的物质的量的差值;R 为摩尔气体常数;T 为反应温度(K )。
在盛有定量水的容器中,放入内装有一定量的样品和氧气的密闭氧弹,然后是样品完全燃烧,放出的热量传给水及仪器,引起温度上升。
若已知水量为W 克,水的比热为C , 仪器的水当量W ’(量热计每升高1o C 所需的热量)。
而燃烧前、后的温度为t 0和t n 。
则m 克物质的燃烧热为:Q ’ = (CW + W ’) (t 0 - t n ) (2)若水的比热为1 (C = 1), 摩尔质量为M 的物质,其摩尔燃烧热为:Q = Mm (W + W ’) (t 0 - t n ) (3) 水当量W ’的求法是用已知燃烧热的物质(如本实验用苯甲酸)放在量热计中燃烧,测其始、末温度,按式(3) 求W ’。
一般因每次的水量相同,(W + W ’)可作为一个定值 (W )来处理。
故Q = Mm (W ) (t 0 t n ) (4) 在精确的实验中,辐射热及铁丝燃烧所放出的热量及温度计本身的校正都应该考虑。
物化实验

实验1 燃烧热的测定一、目的要求1.用氧弹热量计测定萘的燃烧热。
2.了解氧弹热量计的原理、构造及使用方法。
二、原理燃烧热是指一摩尔物质完全氧化时的热效应。
所谓完全氧化是指C 变为CO 2(气),H 变为H 2O (液),S 变为SO 2(气),N 变为N 2(气),金属如银等都成为游离状态。
燃烧热的测定是热化学的基本手段,对于一些不能直接测定的化学反应的热效应,通过盖斯定律可以利用燃烧热数据间接未清算出。
测定物质燃烧热的氧弹式热量计是重要的热化学仪器,在热化学、生物化学以及某些工业部门中应用广泛。
由热力学第一定律可知,若燃烧在恒容条件下进行,体系不对外作功,恒容燃烧热等体系的改变,D U =Q V (1-1)在绝热条件下,将一定量的样品放在充有一定氧气的氧弹中,使其完全燃烧,放出的热量使得体系(反应产物、氧弹及其周围的介质和热量计有关附件等)的温度升高(D T ),再根据体系的热容(C V ,总),即可计算燃烧反应的热效应, Q V =-C V D T (1-2),上式中负号是指体系放出热量,放热时体系的内能降低,而C V 和DT 均为正值,故加负号表示。
一般燃烧热是指恒压燃烧热Q p ,Q P 值可由Q V 算得:Q P =D H =D U +P D V =Q V +P D V (1-3)若以摩尔为单位,对理想气体:Q P =Q V +D nRT 这样,由反应前后气态物质摩尔数的变化D n ,就可算出恒压燃烧热Q P 。
反应热效应的数值与温度有关,燃烧热也不例外,其关系为:P C T H ∆=∂∆∂)(式中,D C P 是反应前后的恒压热容差,它是温度的函数。
一般来说,热效应随温度的变化不是很大,在较小的温度范围内,可认为是常数。
由于实验燃烧热测量的条件与标准条件的不同,为求出标准燃烧热,需将求得的实验燃烧热数据进行包括压力、温度等许多影响因素的校正。
在精度要求不高的前提下,可以忽略这些因素的影响。
物理化学——燃烧热的测定

物理化学——燃烧热的测定
燃烧热是指在恒定压力下,一种物质完全燃烧产生的热量。
它是刻画燃烧反应放热程度的重要物理量之一。
测定燃烧热的常用方法之一是通过燃烧热计测量。
燃烧热计是一种用于测定物质燃烧热的仪器,主要由燃烧炉、水箱、温度计和稳压阀等组成。
具体测量步骤如下:
1.准备好实验所需的装置和物质,并将实验室环境条件调整至稳定状态,例如室温和大气压力等。
2.将待测物质与适量的氧气或空气混合,使其在燃烧炉中完全燃烧。
在燃烧过程中,燃烧炉中的温度升高,燃烧热转化为热量。
3.燃烧产生的热量通过传导和对流的方式传递给水箱,使水箱中的水温升高。
4.测量水箱中水的温度变化,并记录其与时间的关系。
根据水的温度变化,可以计算出燃烧产生的热量。
5.根据测量结果,可以通过一些相关公式或计算方法,计算出待测物质的燃烧热。
除了燃烧热计方法外,也可以使用其他测定方法,例如弹性圈热量计、绝对热量计等,都可以测定物质的燃烧热。
燃烧热的测定对于研究物质的燃烧特性、热力学性质以及能量转化等方面具有重要意义。
它在化学工程、燃料研究、环境保护等领域有着广泛的应用。
物化实验 燃烧热的测定

USTC物理化学
实验报告
2013年第二学期实验报告实验三
EXPERIMENT 3
张付瑞
化学与材料科学学院
Department of Materials Science & Engineering
Materials Science
C
由热力学第一定律,恒容过程的热效应。
恒压过程的热
本实验通过测定萘完全燃烧时的恒容燃烧热,恒压燃烧∆H 。
在计算萘的恒压燃烧热时,
∂∂∆⎛⎝ (3)
是反应前后的恒压热容之差,反应的热效应随温度的变化不是很大,在较小的温度范围内
热是一个很难测定的物理量,而温度却很容易测量。
如果有一种仪器,
为了确定量热卡计每升高一度所需要的热量,
C 卡=
=++Q T mQ l V T V ∆∆29598.. 为消耗1mL0.1 mol ·dm -3的NaOH 所相当的热量尽管在仪器上进行了各种改进,但在实验过程中仍不可避免环境。
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物化实验燃烧热的测定 Revised by BLUE on the afternoon of December 12,2020.实验2 燃烧热的测定实验日期:2012-4-14;提交报告日期:2012-4-27;带实验的助教姓名:陈双龙1 引言(简明的实验目的/原理)实验目的12熟悉弹式量热计的原理、构造及使用方法。
34明确恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。
56掌握温差测量的实验原理和技术。
78学会用雷诺图解法校正温度改变值。
实验原理在指定温度及一定压力下,1mol物质完全燃烧时的定压反应热,称为该物质在此温度下的摩尔燃烧热,记作△c Hm。
通常,完全燃烧是指C→CO2(g),H2→H2O(l),S→SO2(g),而N、卤素、银等元素变为游离状态。
由于在上述条件下△H=Qp ,因此△cHm也就是该物质燃烧反应的等压热效应Qp。
在实际测量中,燃烧反应在恒容条件下进行(如在弹式量热计中进行),这样直接测得的是反应的恒容热效应Qv (即燃烧反应的△cUm)。
若反应系统中的气体均为理想气体,根据热力学推导,Qp 和Qv的关系为p V Q Q nRT =+∆ (1)式中:T ——反应温度,K ;△n ——反应前后产物与反应物中气体的物质的量之差;R ——摩尔气体常数。
通过实验测得Q v 值,根据上式就可计算出Q p ,即燃烧热的值。
测量热效应的仪器称作量热计。
量热计的种类很多。
一般测量燃烧热用弹式量热计。
本实验所用量热计和氧弹结构如图2-2-1和图2-2-2所示。
实验过程中外水套保持恒温,内水桶与外水套之间以空气隔热。
同时,还对内水桶的外表面进行了电抛光。
这样,内水桶连同其中的氧弹、测温器件、搅拌器和水便近似构成一个绝热体系。
弹式量热计的基本原理是能量守恒定律。
样品完全燃烧所释放的能量使得氧弹本身及周围的介质和量热计有关附件的温度升高。
测量介质在燃烧前后的变化值,就可求算该样品的恒容燃烧热。
V V V rmQ K T Q m Q m M ••=•∆--棉线棉线点火丝点火丝 (2)式中:m ——为待测物的质量,kg ;r M ——为待测物的摩尔质量,kg ·mol -1;K ——仪器常数,kJ ·℃-1 ;T ∆——样品燃烧前后量热计温度的变化值;V Q 棉线,V Q 点火丝——分别为棉线和点火丝的恒容燃烧热(-16736和-3243kJ ·kg )m 棉线,m 点火丝——分别为棉线和点火丝的质量,kg 。
先燃烧已知燃烧热的物质(如苯甲酸),标定仪器常数K ,再燃烧未知物质,便可由上式计算出未知物的恒容摩尔燃烧热,再根据(1)式计算出摩尔燃烧热。
2 实验操作实验用品、仪器型号及测试装置示意图实验用品弹式量热计1套;2000ml容量瓶1个;1000ml容量瓶1个;水盆1个(容量大于3000ml);电脑一台(用于采集数据);压片机、镍丝、棉线、万用表、分析天平、剪刀、氧气瓶及减压阀公用。
萘(AR);苯甲酸(AR)。
仪器型号SR-1数显热量计控制器;氮氧式热量计。
测试装置示意图(如图2-2-1及图2-2-3)实验条件(实验温度、湿度、压力等)室温、常压实验操作步骤及方法要点3 结果与讨论实验数据处理实验室电脑数据处理方法选择并双击物理化学实验,选择并双击燃烧焓测定,输入镍丝、棉线、剩余镍丝、总质量及标准只样品和被测样品的摩尔质量,点击打开,选择并打开文件,交替移动光标1和2到点火前一段平稳的基线位置,点击线性拟合1,交替移动光标1和2到完全燃烧后温度不变的位置(水平线位置),点击线性拟合2,交替移动光标移动到外套水温曲线位置,点击线性拟合3,移动光标,将绿色光标放在拟和曲线3与升温曲线的交点上,蓝色光标放在升温曲线上的任何位置,点击计算△H;如果线性拟合交点不理想,点击刷新,移动光标重新拟合。
确定后,点击提交,峰高值就会显示出来。
两条曲线都处理完成后,点击计算处理,就可以得到被测样品的燃烧焓值。
这样做是因为使内水桶完全绝热是很困难的,总会有内外水套之间的热交换。
为了校正这部分热损失,需在升温曲线上找出与外水套温度相等的点,过此点作垂线与曲线的两条始末阶段直线的外延线相交于两点,此二点之间的距离即为校正后的△h值。
实验室计算机处理结果其他数据利用公式计算的数据、结果用origin软件拟合如下图图1 苯甲酸电势随时间变化图图2 萘的电势随时间变化图由图1和图2可以看出:苯甲酸曲线峰高,萘曲线峰高。
计算数据(1)先由苯甲酸曲线峰高计算仪器常数K,将实验数据带入公式:知道以下数据:苯甲酸总质量m=,Mr=,Q=mol,Pm= ,棉线m=;镍丝(燃烧部分)由公式:p V Q Q nRT =+∆且化学反应式:6522215()()7()3()2C H COOH O CO H O +=+固气气液Q V = **1000= kJ/mol进一步计算得到K=mv 电位差(2)由K 计算萘的燃烧热知道以下数据:m =,Mr =,m 棉线= ,m 镍丝(燃烧部分)=;得到 Q V =。
反应方程式为: C 10 H 8 (s) + 12 O 2 (g) = 10 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l) ,mol n 2-=∆p V Q Q nRT =+∆=mol 。
讨论分析(1)萘摩尔燃烧焓的文献值为 kJ/mol(,101325Pa):采用计算机软件进行数据处理得到的结果为mol,相对偏差为%;运用公式计算得到的结果为mol,相对偏差为%。
可见计算结果较精确。
(2)误差分析:本实验中测量步骤较多,易引起误差;但认为操作时误差来源的关键,如燃烧未完全,内桶未完全绝热,调节水温后因放置时间太久而又引起温差等等。
(3)数据拟合:此实验中选取线段拟合非常的关键,因为在其他条件不变的情况下,任意改变一个点的位置,所得的直线差别很大,最后所算的的燃烧热差别则将进一步扩大,所以选取适当的线段拟合非常关键。
(4)点火常出现问题,若点火未成功,一般有以下几个原因:深入弹体内部的电极和氧弹壁接触短路;连接燃烧丝的电炉断了,应用万用表检查;弹内氧气不足,应取出氧弹检查;样品脱落,未燃烧成功。
(5)实验成功的关键首先是水温的调节,要使水的温度低于外水套温度约℃左右,但水加入仪器中之后会有一定地升高,因而在调节水温的时候应该使水的温度低于外水套温度约左右,温度调节的比较准确是这次实验比较成功的主要原因。
另一个重要因素是棉线的选取。
棉线的引入是造成误差的重要因素,因此应该选取少量棉线,以满足固定药片的要求即可,质量过大的棉线和镍丝则在反应中不能被忽略,也会影响实验结果。
实验中还忽略了温度对恒温热容的影响。
应该说这些是实验本身的系统误差,但在实验过程中必须尽可能减少误差。
这次测定燃烧焓误差允许在10%以内,实验结果还是比较令人满意的。
4 结论(1)通过用已知物质苯甲酸测量,对仪器常数进行标定,测得待测物质萘的燃烧焓为mol。
(2)通过这个实验,特别对雷诺图解法有了更进一步的了解,对数据的处理有了更好的掌握等。
5 参考文献[1] 北京大学化学院物理化学实验教学组.物理化学实验.北京:北京大学出版社,2002.44~45.[2] 清华大学化学系物理化学实验编写组.物理化学实验.北京:清华大学出版社,1991:26-37.[3] 复旦大学等.物理化学实验.北京:高等教育出版社,1992.43~47.6 附录思考题1.本实验中如何考虑系统与环境系统与环境通过哪些途径进行热交换这些热交换对结果影响怎样如何校正答:本实验的研究系统是量热器内筒,环境为内筒之外的空间。
系统可选为内水桶本身及其内部装的水、氧弹式量热器以及其中的全部药品设备、外加内水桶配套的搅拌器等设备;环境则是外水槽及其内部装的水。
通过热辐射、热传导进行热交换,损失一部分热量,可能引起实验结果偏低。
我们是通过雷诺图解法校正的。
2.使用氧气应注意那些问题?答:避免明火,充气时应将气阀与充气口充分锁紧,要缓慢加压,防止阀门因压力过大而弹起。
加气时要注意听声音,等待气体的声音完全消失后,为了保险起见,要再等5-10s再停止加气。
放气时小心喷出气流冲伤面部。
3.搅拌过快或过慢有何影响?答:过慢不利于反应热扩散,体系内温度不均,影响温度测量而过快则会因为搅拌功率过大而对体系引进了额外的功,反而使测量结果变大。
4.氧弹中含有氮气,燃烧后生成HNO3。
对结果有何影响如何校正答:如果没有考虑氮气,会引起结果偏高。
需要从反应的恒容燃烧热中把氮气燃烧放出的热。