原电池热力学.doc

原电池热力学
摘要:化学反应在恒温,可逆条件下进行且有与环境之间有非体积交换时,根据热力学第二定律有=Wr(1)当反应系统为原电池可逆放电并对环境所做的Wr为电功时,(1)式可写作:=-nFE(2)式,该温度下的摩尔反应熵ΔrSm计算可利用吉布斯-核姆霍兹方程即:
(3)
将⑵式代入⑶式可得(4)
又可得反应焓(5)
通过测定恒压下电池在不同温度下的电动势,作E-T关系图,求得斜率,则可求任意温度下的温度系数。
关键词:原电池电动势盐桥热力学对消法
实验目的:1通过测量电池电动势计算点化学防御热力学函数变化值原理方法;
2掌握对效法测量原电池电动势的原理方法;
3掌握电位差计和检流计的使用方法。
实验原理:
原电池电动势一般用直流电位差计并配以饱和式标准电池和检流计来测量的。电位差计可分为高阻型和低阻型两类,使用时可根据待测系统的不同选用不同类型的电位差计。通常高电阻系统选用高阻型电位差计,低电阻系统选用低阻型电位差计。但不管电位差计的类型如何,其测量原理都是一样的。下面具体以UJ-25型电位差计为例,说明其原理及使用方法。
-25型电位差计
UJ-25型直流电位差计属于高阻电位差计,它适用于测量内阻较大的电源电动势,以及较大电阻上的电压降等。由于工作电流小,线路电阻大,故在测量过程中工作电流变化很小,因此需要高灵敏度的检流计。它的主要特点是测量时几乎不损耗被测对象的能量,测量结果稳定、可靠,而且有很高的准确度,因此为教学、科研部门广泛使用。
1)测量原理
电位差计是按照对消法测量原理而设计的一种平衡式电学测量装置,能直接给出待测电池的电动势值(以伏特表示)。。从图可知电位差计由三个回路组成:工作电流回路、标准回路和测量回路。
(1)工作电流回路,也叫电源回路。从工作电源正极开始,经电阻RN、RX,再经工作电流调节电阻R,回到工作电源负极。其作用是借助于调节R使在补偿电阻上产生一定的电位降。
(2)标准回路。从标准电池的正极开始(当换向开关K扳向“1”一方时),经电阻RN,再经检流计G回到标准电池负极。其作用是校准工作电流回路以标定补偿电阻上的电位降。通过调节R使G中电流为零,此时产生的电位降V与标准电池的电动势EN相对消,也就是说大小相等而方向相反。校准后的工作电流I为某一定值I0。
(3)测量回路。从待测电池的正极开始(当换向开关K扳向“2”一方时),经检流计G再经电阻RX,回到待测电池负极。在保证校准后的工作电流I0不变,即固定R的条件下,调节电阻RX,使得G中电流为零。此时产生的电位降V与待测电池的电动势EX相对消。
对消法测量原理示意图
Ew-工作电源;EN-标准电池;EX-待测电池;R-调节电阻;RX-待测电池电动势补偿电阻;K-转换电键;RN-标准电池电动势补偿电阻;G-检流计。
从以上工作原理可见,用直流电位差计测量电动势时,有两个明显的优点:
,没有电流通过,也就是说电位差计既不从标准电池中吸取能量,也不从被测电池中吸取能量,表明测量时没有改变被测对象的状态,因此在被测电池的内部就没有电压降,测得的结果是被测电池的电动势,而不是端电压。
、RX