Transcript Hőmérsékletmérés

Kémiai alapozó labor
a 13. H osztály részére
2011/2012
13. H
Hőmérsékletmérés
http://tp1957.atw.hu/kal_14.ppt
Tartalom
A hőmérséklet fogalma, mértékegységei
A hőmérséklet mérése
Hőmérsékletmérő eszközök: hőmérők
Olvadáspont
Forráspont
Ismétlő kérdések
Függelék
Szakirodalom
A hőmérséklet fogalma, mértékegységei
A hőmérséklet az anyag fajlagos energia tartalmának
mértéke. Intenzív – mennyiségtől független jellemző. Hétköznapi értelemben a hideg – meleg mértéke. Nem tévesztendő össze a hőérzettel, ami sok más tényezőtől is függ.
Jele T, alapegysége K, szokásos egységek még: °C, °F.
Átváltások:
0K
273,15 K
373,15 K
–273,15 °C
0 °C
100 °C
–459,67 °F
32 °F
212 °F
A hőmérséklet mérés lehetőségei
Bármilyen mérhető fizikai jellemző, aminek egyértelmű
hőmérséklet-függése van, alkalmas:
 térfogat
 ellenállás  sugárzás
Hőmérők:
– hőtágulásos és hődeformációs
= gáz (abszolút hőmérséklet),
= folyadék,
– színváltó festékek,
– koleszterikus
≡ higany, alkohol,
folyadékkristályok,
= szilárd = bimetall
– Seger-gúla.
– elektromos
= ellenállás, termisztor,
= termoelem;
– optikai pirométer (sugárzásos);
A hőmérséklet mérés jelentősége
A hőmérséklet az időjárás egyik paramétere, a mintavételkor is mérik. Bizonyos hőmérsékleti értékek fontosak az
anyagok jellemzésében, ilyenek:
olvadáspont és fagyáspont,
forráspont,
harmatpont,
lágyulási hőmérséklet.
Az olvadáspont, fagyáspont, forráspont mérésével az anyagot jellemezhetjük, esetleg szennyeződését bizonyíthatjuk.
Olvadáspont: az a hőmérséklet, amelyen a szilárd kristályos
anyag folyékonnyá válik.
Forráspont: az a hőmérséklet, amelyen a folyadék belsejében is keletkeznek gőzbuborékok.
Az olvadáspont mérése
Az olvadásponton a kristályrácsot összetartó erővel szemben a hőmozgás győz: a rács felbomlik.
Ha a szilárd anyagot melegítjük, amíg az anyag teljesen
meg nem olvad, nem melegszik tovább:
hőmérséklet
szilárd +
folyékony
olvadáspont
folyékony
szilárd
idő
Az olvadáspont
Az olvadáspontot befolyásoló tényezők:
anyagi minőség,
nyomás (a szilárd – folyadék térfogatváltozástól függően),
szennyezés (nedvesség, más idegen anyag).
A fagyáspont az a hőmérséklet, amelyen a folyékony anyag
megszilárdul, kikristályosodik. Egy anyag olvadás- és a
fagyáspontja megegyezik, pl. a víz esetén 0 ºC.
Előfordulhat, hogy a fagyásponton nem kezdődik meg a
kristályosodás, kristálygóc híján. Ez a túlhűtés jelensége. Ha
a kristályosodás beindul, a hőmérséklet a fagyáspontra
emelkedik és azon marad, amíg az anyag teljesen meg nem
szilárdul.
Az olvadáspont mérő Thiele-készülék
Az olvadáspont mérése
1. Nyomja a mérendő anyag finom porába a kapilláris
nyitott végét.
2. A kapillárist fordítsa meg, és a leforrasztott végével lefelé
ejtse le néhányszor az ejtőcsőben, így az anyag a lezárt
végnél tömörödik. Kb. 1 cm vastag legyen az anyag.
3. Helyezze a Thiele-készülékbe a lezárt véggel befelé.
4. A készülék oldalsó (keringető) csövét kis lánggal melegítse, úgy, hogy a hőmérséklet legfeljebb percenként
10 ºC-kal emelkedjék.
5. Amikor az anyag színe megváltozik, áttetszőbbé válik,
olvassa le a hőmérőt, zárja el a gázt.
6. A mérést a készülék lehűtése után még kétszer (összesen 3 mérés) ismételje meg. Indulás a körülbelüli op.
alatt 10-15 ºC-kal, sebesség 3-5 ºC/perc.
7. Az 5 ºC-on belüli mérések átlagolhatóak.
A forráspont
A forrás esetében – hasonlóan a fagyáshoz – szintén
szükség van gócokra a buborékok képződéséhez.
Ha nincs góc, a folyadék a forráspont fölé melegszik. Ez a
túlhevülés.
Amikor a forrás megindul, a folyadék visszahűl a forráspontra, hirtelen igen sok buborék képződik, ez veszélyes!
Elkerülésére lehet
 forrkövet (horzsakő) használni, vagy
 levegőt buborékoltatni a folyadékba.
A forráspontot befolyásoló tényezők:
anyagi minőség,
nyomás,
szennyezés (oldott anyag).
A forráspont mérése
1. A vizsgálandó folyadékot a gázlángtól biztonságos távolságra (legalább 1 m) helyezze!
2. Az üveggömböt a száránál csipesszel megfogva kis gázlángon forgatva melegítse, amíg kezdi sárgára (Na)
színezni a lángot.
3. A gömb kapilláris végét merítse a folyadékba, és várja
meg, míg a folyadék a gömbbe felszívódik.
A forráspont mérése
4. A kapillárist nyílásával lefelé a hőmérőhöz rögzíti gumigyűrűvel úgy, hogy a gömb a higanytartályhoz minél
közelebb legyen.
5. A nagy főzőpohárba langyos vizet enged (30-40 ºC),
összeállítja a készüléket, elkezdi melegíteni.
6. Ha a kapilláris aljából gyorsan, folyamatosan távoznak
gőzbuborékok, a gázt elzárja.
7. Azt a hőmérsékletet jegyzi fel, amikor a buborékolás
abbamarad.
8. Még két mérést végez újabb gömbökkel. A használt
gömböket (benne a folyadékkal) nem dobjuk a szemetesbe, gyűjtjük!