소개글
"인하대 열화학 엔탈피 측정"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 이론
1.2.1. 열화학 및 엔탈피 개념
1.2.2. 발열반응과 흡열반응
1.2.3. 표준 엔탈피
1.2.4. 반응열과 엔탈피 변화
1.2.5. 헤스의 법칙
1.3. 실험 장치 및 방법
1.3.1. 간이 열량계와 통 열량계
1.3.2. 실험 절차
2. 실험 결과 및 분석
2.1. ΔH4의 측정
2.2. ΔH5의 측정
2.3. ΔH6의 측정
3. 고찰 및 토의
3.1. 실험 결과에 대한 고찰
3.2. 오차 발생 요인 분석
3.3. 냉동 사이클 효율 향상 방안
4. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
화학반응 및 물리적 변화 과정에서 나타나는 열의 흡수 또는 방출을 열량계를 이용하여 측정함으로써 열화학의 개념을 이해하고, 엔탈피가 상태함수임을 확인하는 것이다.
열화학 및 엔탈피 개념은 화학반응 및 물리적 변화 과정에서 나타나는 열 출입을 이해하는 데 핵심적인 역할을 한다. 실험을 통해 엔탈피가 상태함수라는 것을 확인함으로써 화학반응 및 물리적 변화의 열역학적 특성을 이해할 수 있다. 또한 발열반응과 흡열반응, 표준 엔탈피, 반응열과 엔탈피 변화, 헤스의 법칙 등 열화학과 관련된 개념들을 학습할 수 있다. 이를 통해 실험 장치 및 방법, 특히 간이 열량계와 통 열량계의 원리를 이해하고, 실험 절차에 따라 ΔH4, ΔH5, ΔH6를 측정하여 실험 결과를 분석할 수 있다. 실험 결과에 대한 고찰과 오차 발생 요인 분석을 통해 열화학 실험의 한계와 개선방안을 모색할 수 있다. 마지막으로 냉동 사이클 효율 향상 방안을 모색함으로써 열화학 실험의 실용적 활용 가치를 높일 수 있다. 이를 통해 열화학 및 엔탈피 개념의 이해도를 높이고, 실험 데이터 분석 능력을 향상시킬 수 있다.
1.2. 실험 이론
1.2.1. 열화학 및 엔탈피 개념
화학 반응에서 반응물질이 생성물질보다 더 많은 에너지를 함유하고 있으면, 반응이 진행되면서 물질이 함유한 에너지가 감소한다. 이때 감소한 에너지를 외부로 방출하는데 이를 발열 반응이라 한다. 발열 반응이 일어날 때에는 외부로 열을 방출하므로 주위의 온도가 올라며 빠르게 진행되는 경우 많은 양의 열이 일시에 방출되어 폭발 현상이 수반되기도 한다. 반면, 물질에 화학적 변화가 발생하며 에너지의 증감이 수반되는데, 반응물질의 에너지가 상대적으로 작고, 생성하고자 하는 물질의 에너지가 크다면 그 차이만큼의 에너지를 주위로부터 얻어와야 반응이 진행되는데 이를 흡열 반응이라 한다.
표준 엔탈피는 표준 상태에서 물질 변화가 일어날 때, 관여되는 엔탈피 변화이며, 온도는 특별한 언급이 없는 한 25°C, 기체의 경우 압력은 1기압, 용액의 경우에는 농도 1mol/L, 물리적 상태는 특별한 언급이 없는 한 25°C(298.15K)에서 가장 안정한 상태를 의미한다. 화학 반응이 일어날 때 열이 방출되거나 흡수되는 것은 생성물질과 반응 물질의 엔탈피 차이 때문이며, 화학 반응에서 생성물질의 엔탈피에서 반응물질의 엔탈피를 뺀 값을 엔탈피 변화 또는 반응 엔탈피라고 하며, ΔH로 표시한다. 따라서 엔탈피 변화(ΔH) = (생성물질의 엔탈피) – (반응물질의 엔탈피)로 구할 수 있다.
반응열은 어떤 반응을 할 때, 방출하거나 흡수되는 열로 반응물의 에너지와 생성물의 에너지 차이이며, 보통 열화학 반응식에서 발열 반응인 경우에는 우변에 양의 값으로 나타내고, 흡열 반응인 경우에는 음의 값으로 나타낸다. 한편, 발열 반응의 경우 열역학적으로 반응물의 내부 에너지가 감소하여 반응열을 방출하므로 엔탈피의 변화 ΔH는 음(-)의 값을 가진다. 따라서 반응식의 우변에 나타낸 반응열과 엔탈피의 변화는 반대의 부호를 가진다.
헤스의 법칙은 화학 반응에서의 반응열은 그 반응의 시작과 끝 상태만으로 결정되며, 도중의 경로에는 관계하지 않는다는 것이다. 이는 나중에 에너지 보존법칙의 한 형태인 것이 알려져 총 열량 보존 법칙이라고도 한다.
1.2.2. 발열반응과 흡열반응
화학반응에서 반응물질이 생성물질보다 더 많은 에너지를 함유하고 있으면, 반응이 진행되면서 물질이 함유한 에너지가 감소한다. 이때 감소한 에너지를 외부로 방출한다. 이를 발열반응이라 한다. 일반적으로 발열반응이 일어날 때에는 외부로 열을 방출하므로 주위의 온도가 올라며 빠르게 진행되는 경우 많은 양의 열이 일시에 방출되어 폭발 현상이 수반되기...
참고 자료
네이버 지식백과 두산백과 / 흡열 반응, 발열 반응, 표준 엔탈피, 반응열, 열역학, 열용량, 비열
네이버 지식백과 / Basic 고교생을 위한 화학용어사전 / 발열 반응
네이버 지식백과 / 화학산책 / 엔탈피, 엔탈피 변화
네이버 지식백과 / 화학용어사전 / 헤스의 법칙
Warren L. McCabe 외 2인, McCabe의 단위조작, McGrawHill, 2017, p475-485
인하대학교 화학공학과/ 공업화학•화학공학 실험교재 2020 p158-165
