[물리화학실험] Bomb Calorimeter

소개

Energy Intake부분에서 calorie를 측정하고자 할 때 산소를 이용하는 장비로써 benzoic acid로 Standard Curve를 작성 한 후, Maleic acid의 연소열을 측정해보는 실험의 결과 레포트입니다.

목차

1. INTRODUCTION
2. Experimental
3. Results & Discussion
4. REFERENCES

본문내용

1-2-1. Bomb Calorimeter
화학반응열, 특히 고체 및 액체연료의 발열량, 식품의 연소열 등의 측정에 널리 사용되는데, 펌프열량계 또는 폭발열량계라고도 한다. 구조는 스테인레스 강으로 만든 내열용기 속에 점화장치를 가진 백금 또는 석영제(石英製)의 연소접시를 매달아 놓았다. 시료물질을 접시에 얹고, 약 20∼25 기압 정도(30기압 이하)가 될 때까지 산소를 넣고, 전체를 물 열량계에 담그고 전류를 흘려 점화하여 연소시킨다. 연소에 따르는 열은 물에 흡수되어 물 열량계의 온도가 올라가므로, 그 온도의 상승에서 물체의 연소율이 산출된다.

Figure 1은 Bomb calorimeter를 나타낸 것이다. 왼쪽이 온도센서와 점화장치 등이고, 오른쪽이 시료를 넣고 연소시키는 Bomb이다.
1-2-2. Heat Capacity (열용량)
일반적으로 열용량은 물질의 어떤 실제량에 대하여 단위온도 당 칼로리(㎈)수로 표현된다. 질량에 비례하며 1㏖(g으로 표시한 분자량)에 대한 열용량을 몰열용량이라고도 한다. 단위 질량당의 열용량을 비열이라고 한다. ㎈는 물의 비열을 기준으로 정의했는데 물 1g의 온도를 1℃ 상승시키는 데에 필요한 열을 1㎈로 정의한다.
따라서 물의 비열은 1㎈/g·℃이며 국제단위계로는 4.18kJ/kg·K이다. 충분히 높은 온도에서는 모든 원소들의 원자 당 열용량이 비슷해지는 경향을 나타낸다.
이 근사치는 실온에서 원자량이 큰 금속에 대해 잘 들어맞으며, 뒬롱-프티의 법칙으로 알려져 있다. 다른 물질들의 열용량과 온도 변화는 원자들의 에너지 준위(적당한 양자상태) 차에 의존한다. 열용량은 다양한 열량계로 측정하며, 열용량의 측정은 열역학 제3법칙(→열역학)의 공식을 이용하기 때문에, 다양한 물질들의 엔트로피를 결정하는 중요한 수단이 되었다.

1-2-3. 엔탈피 변화

물리적 화학적 변화에 수반되는 엔탈피 변화는 열량계를 이용하여 일정한 압력 하에서 이 변화에 따른 온도 변화를 이용하여 측정할 수 있다.

참고자료

· [1] 박병빈 저, "일반화학실험", 자유아카데미, 파주, pp.69-72(2006)
· [2] 교재연구회 저, "일반화학실험", 자유아카데미, 파주, pp.84-88(2005)