Экспериментальная часть.

Для определения удельной теплоемкости металла необходимо иметь калориметр и нагревательный прибор. Простейший калориметр можно собрать из нескольких химических стаканов разных размеров, вставленных один в другой (рис. 23). Во внутренний стакан наливается вода, остальные необходимы для создания воздушной теплоизоляционной прослойки. Для улучшения теплоизоляции пространство между стаканами следует заполнить каким-нибудь теплоизоляционным материалом, например, ватой.

Взять кусок металла, очистить его поверхность наждачной бумагой, и взвесить с точностью до 0,01 г.

Рис.23 Калориметр Привязать металл при помощи прочной нитки на

стеклянной палочке и погрузить его в водяную баню таким образом, чтобы металл не касался дна водяной бани. Держать металл в кипящей воде приблизительно в течение 20 минут. Измерить и записать температуру кипящей в бане воды. Эту температуру считать за температуру, до которой нагревается металл (t⁰_Мe). Налить во внутренний стакан калориметра точно отмеренные 100 мл воды и измерить его температуру с точностью до 0,1⁰ (t⁰_в). Поставить калориметр рядом с кипящей баней и как можно быстрее перенести нагретый металл в стаканчик калориметра и установить так, чтобы металл был полностью погружен в воду и не касался дна и стенок калориметра. Отставить калориметр от кипящей бани и тотчас же начать наблюдение за изменением температуры, непрерывно и осторожно перемешивая воду термометром. Отсчет производить через каждые 30 секунд, пока температура не достигнет максимума, а затем начнет спадать. Опыт производить несколько (хотя бы два) раз. Для расчета взять среднее значение. Удельную теплоемкость металла вычислить из равенства:

Q(отдаваемое) = Q(получаемое)

C_мe M_мe (t_Мe - q) = C_вM_в(q - t_me)

где q - температура, после установления теплового баланса. C_me и C_в – удельные теплоемкости соответственно металла и воды. По найденной удельной теплоемкости, используя правило Дюлонга и Пти, вычислить приближенную атомную массу и молярную массу его эквивалента, вычислить приближенную атомную массу металла. Зная приближенную атомную массу и молярную массу его эквивалента, определить валентность и вычислить точную атомную массу металла. Сравнить найденное значение атомной массы со справочными данными.

Атомные массы каких металлов можно определить с удовлетворительной точностью, опираясь на правило Дьюлонга и Пти? Какие меры необходимо принимать во время эксперимента для повышения точности определения атомной массы металла? Написать математическое выражение, выражающее взаимосвязь между атомной массой, валентностью и молярной массой эквивалента металла?