关于此实验
将固体加入咖啡杯量热器中，比较升温与降温。该仪器将溶解进程与测得的温度联系起来，而不是把温度本身当作热量。改变搅拌程度、杯子的热容和热交换，观察为什么较晚测得的温度可能无法反映绝热温度变化。
学习目标
- 区分放热溶解和吸热溶解。
- 计算溶液和量热器中储存的热量。
- 在测量温度随时间的变化时，考虑与室内的热交换。
使用方法
- 1加入无水氯化钙，并记录初始升温曲线。
- 2用氯化铵重复实验，并比较温度变化的符号。
- 3将与室内的热传递设为零，并将最终温度与绝热条件下的预测值进行比较。
- 4增加热交换并延长测量时间，解释为什么即使溶解完成后，温度仍会逐渐回到室温。
模型
假设
- 取整后的固定溶解焓为：无水 CaCl₂ 为 -81.3 kJ/mol，NH₄Cl 为 +14.8 kJ/mol；它们的摩尔质量分别为 110.98 g/mol 和 53.49 g/mol。不考虑水合物和浓度依赖性。
- 整个混合物的比热容为 4.18 J/(g·K)，并加上所选杯子的热容。液体和杯子具有相同且均匀的温度，初始温度为室温。
- 溶解比例为 1 − exp(-kt)，其中 k = 0.025 ×（1 + 搅拌档位）/秒。牛顿热交换模型使用所选的热导。耦合温度的解可通过解析方法求得，并保留热传递的符号。
在课堂上试试这个实验
- Q1为什么仅凭温度变化不足以比较不同水量之间的热量？
- Q2为什么吸热过程传递到室内的热量可能为负？
常见问题
为什么相同的盐在不同水量中会产生不同的温度变化？
释放或吸收的热量分配到不同的总热容量中。
为什么传递到室内的热量有时为负？
吸热溶解使杯中温度降至室温以下时，室内会向杯中供热。因此，从杯中流出的热量按带符号的表示为负值。