반응열 측정과 Hess의 법칙 A+

소개

동국대학교 2021-2 화공생물공학 기초실험 A+

목차

1. 실험 제목

2. 실험 날짜

3. 실험 이론
1) 상태함수 엔탈피
2) 반응열
3) 반응열 종류
4) 열량계 종류 – 봄베 열량계
5) 헤스의 법칙
6) 고체 수산화나트륨과 염산과의 중화반응 반응식

4. 시약 및 실험 기구

5. 실험 결과
1) 실험 결과 데이터
2) 계산 방법 및 과정, 결과

6. 고찰
1) ∆H1, ∆H2, ∆H3의 이론값과 실험값이 서로 다르며, ∆H1 = ∆H2 + ∆H3도 성립하지 않았다. 실험 결과가 이론과 다르게 나온 이유, 즉, 오차에 대해 분석한다.
2) 일정 압력 열량계와 일정 부피 열량계를 비교하여 각각의 용도에 대해 조사하고 이 실험에서 일정 압력 열량계(간이 열량계: 오차가 큼)을 이용하는 이유를 알아본다.

7. 참고문헌

본문내용

고체 수산화나트륨과 염산의 중화반응을 한 단계 및 두 단계로 진행시켜 각 단계의 반응열을
측정하고 Hess의 법칙을 이용하여 확인하며 반응열과 Hess의 법칙을 이해한다.

[상태함수 엔탈피]
‘계(system)’는 관찰 하고 있는 대상이고 ‘주위(surrounding)’는 이러한 계 이외의 모든 (바깥) 환경이다. 이러한 계와 주위를 합쳐 ‘우주(universe)’라고 한다. 상태함수는 열역학적 계에서 그 계의 상태와 관련하여 열역학적 양을 뜻한다. 오직 계의 현재 상태만 고려하기 때문에 계의 상태가 변하는 과정은 신경 쓰지 않고 계의 초기 상태와 최종 상태만 고려한다. 상태함수로는 에너지, 온도, 압력, 부피, 엔탈피 등이 있다. 엔탈피(H)은 일정한 압력에서, 계에서 주위로 나가는 일 에너지와 계의 내부 에너지의 합이다.  ∆H (반응 엔탈피) = H생성물 - H반응물

[반응열]
화학반응은 일반적으로 에너지, 열의 출입이 수반하여 방출 또는 흡수되는 열이 존재한다. 반응열이 방출(주변 온도 상승)될 때 발열반응, 흡수(주변 온도 하강)될 때 흡열반응이라고 한다. 보통 발열반응은 양의 값으로 나타내고, 흡열반응은 음의 값으로 나타내는데, 반응열은 반응물과 생성물의 에너지 차이를 뜻하는 것으로(H생성물 - H반응물), 발열반응은 ∆H < 0이고 흡열반응은 ∆H > 0이다. 반응열은 반응 종류에 따라 중화열, 생성열, 분해열, 연소열, 용해열 등이 있다. 추가적으로, 융해열, 승화열, 기화열, 증발열 등은 변환열(온도 상승의 변화 없이 단순히 물질의 상태를 바꾸는 데 필요한 열)에 해당된다. 반응열을 측정하기 위해선, 외부 계와의 에너지 교환이 차단되는 특별히 제작된 열량계를 이용해야 한다.

발열반응
엔탈피 감소 (H생성물 < H반응물, ∆H < 0) 열을 방출하고 주변의 온도는 상승한다

참고자료

· 화공생물공학과 교수진, “2021-2 화공생물공학 기초실험”, 동국대학교, 2021, p. 48-50
· John E. McMurry • Robert C. Fay, [일반화학 Atoms First 제 2판], 자유아카데미, 2014년도
· 동국대학교 화학과 화학실험실 편저, [일반화학실험], 녹문당, 2020년도, 57~59쪽
· 유주현 외 3명, 추계학술발표회 논문집 (1996)-“가연성가스의 반응열을 이용한 밀폐용기 내에서의 폭발특성 추정에 관한 연구”, 한국산업안전학회, p. 127-131
· 이윤석 외 1명, 대한환경공학회지 v.10 n.3(1988-12)-“반응열을 이용한 슬러지의 고온 호기성소화에 관한 연구”, 대한환경공학회, p. 71-80