헤스의 법칙
1. 1. Abstract and Introduction
1) 실험목적
대부분의 화학 반응이 진행되는 동안에는 열의 흡수 또는 방출이 수반된다. 화학 반응시에 방출되는 열량은 각 물질의 엔탈피를 계산하여 예측할 수 있다. 그러나 흑연을 태워서 일산화탄소를 얻는 반응과 같이 엔탈피를 실험적으로 구하기 어려운 경우에는 화학 반응시 발생하는 열량을 예측하기가 힘들다. 헤스의 법칙을 이용하면 이미 알고 있는 반응열을 이용하여 위와 같이 실험적으로 구하기 어려운 반응열을 비롯한 여러 가지 반응열도 쉽게 구할 수 있다. 이번 실험은 간단한 열량계를 사용하여 고체 수산화나트륨과 염산의 중화반응을 한 단계 및 두 단계로 진행시켜 각 단계의 반응열을 측정하고 헤스의 법칙을 확인한다.
2) 실험원리
(1) 열량계
- 엔탈피는 상태함수로서 다음과 같이 정의된다.
H = E + PV (1)
E는 계의 내부 에너지이고, P는 계의 압력, V는 계의 부피이다. 엔탈피를 정확하게 이해하기 위하여, 일정한 압력에서 진행되고, 압력과 부피에 의한 일만을 생각하여 보자.
W = -PV
이 때 내부에너지 변화는
E = q +W = q -PV (2)
여기서 q는 열의 흐름이다. 이 식은 다시
q = E + PV (3)
이 된다. q를 엔탈피와 관계를 지으면, 어떤 과정의 엔탈피 변화는 (1)의 엔탈피 정의로부터
H = E + (PV) (4)
이고 압력이 일정하면
H = E + PV (5)
이 된다. 따라서 식 (3)과 (5)로부터
qp = H (6)
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2014.05.23
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