[일반화학실험]물의 기화 엔탈피와 엔트로피 변화의 측정

소개

Clausius-clapeyron equation을 이해하고, 온도에 따른 물의 증기압을 이용해서 물의 기화 엔탈피와 엔트로피를 계산해 보는 실험 레포트입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론 및 원리
1) 엔탈피 (Enthalpy)
2) 엔트로피 (Entropy)
3) 실험 요약

3. 실험 기구 및 시약
1) 실험 기구
2) 실험 시약

4. 실험 방법
1) 실험 과정

5. 실험 결과

6. 토의 사항
1) 실험 고찰

7. 참고 문헌

본문내용

일정한 외부 압력 하에서 계의 부피가 자유롭게 변할 때는 계의 내부 에너지 변화가 열로서 공급된 에너지와 같지 않게 된다. 요컨대, 열로서 공급되는 에너지의 일부가 주위를 밀어내는 데 필요한 일로 변환된다. 그러나 일정 압력 하에서는 가해진 열이 계의 엔탈피 H 라고 하는 열역학적 성질의 변화와 같게 된다. 이 엔탈피 변화는 다음과 같이 정의 된다.H = U + pV 여기서 p는 계의 압력이며, pV는 임의의 계에 대한 H를 정의하는 데 필요한 항으로서 완전 기체가 아닌 계의 H를 정의하는 데고 이 항이 들어간다. 내부 에너지와 마찬가지로 엔탈피도 계의 현재 상태에만 의존하며 따라서 상태 함수이다. 다른 상태 함수들과 마찬가지로 어떤 처음 상태와 최종 상태 사이에서의 엔탈피 변화는 이 두 상태사이의 경로에 무관하다

<중 략>

어떤 물리계 내에서 일하는 데 사용할 수 없는 에너지를 나타내는 하나의 척도로, 일은 질서로부터 얻어지기 때문에 엔트로피의 양은 그 계의 무질서나 무작위의 정도를 나타내는 것이기도 하다. S는 계의 현재 상태에 따라 결정되기 때문에(현재 상태에 이르기 위해 어떤 경로를 택하느냐에 상관없이) 가변적인 상태, 즉 상태함수이다. 모든 자연과정은 비가역적이며, 반드시 엔트로피가 증가하게 되어 있다. 엔트로피의 개념은 1850년에 독일의 물리학자인 루돌프 클라우지우스에 의해서 처음 제안되었는데 때때로 열역학 제2법칙의 형태로 표현된다. 이 법칙에 따르면 고온과 저온의 기체가 저절로 혼합될 때나 기체가 진공 내로 확산하여 갈 때 또는 연료가 연소할 때와 같은 비가역 과정에서는 엔트로피는 증가한다고 알려져 있다.

<중 략>

시험관과 온도계, 5㎖ 유리 피펫을 통째로 물중탕으로 옮겨서 물의 온도가 90℃이상이 되도록 한다. 물중탕의 물의 온도가 90℃이상이 되면 시험관과 온도계, 5㎖ 유리 피펫 세트를 물중탕에서 꺼내어 식힌다. 그리고 45℃가 될 때 까지 5℃간격으로 피펫 윗부분 공기방울의 부피를 측정한다. (이때 온도가 잘 내려가지 않아 사용한 얼음물에 시험관 세트를 담궜다.)

참고자료

· 표준 일반 화학 실험 제 4 개정판, 대한 화학회, 천문각, 1999 실험 13 장
· Oxtobi, Principles of Modern Chemistry 5th Ed., Chapter 9. Chemical Equilibrium, p.304～307
· Principles of Modern Chemistry 4th edition, Oxtoby, Saunders College Pub., 1999 Chapter 5, Chapter 9
· Physical Chemistry 6th edition, P.W.Atkins, Oxford Univ., 1998
· Principle and Reactions Chemistry 일반화학 제 4판 번역본, William L. Masterton, 自由아카데미, Cecile n. Hurley