簡単な熱量計を用いた反応熱の測定

簡単な熱量誹を羅いた反感熱分離定
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簡単な熱量計を用いた反応熱の測定
一灘。鞠と9Ci艇の藤阪応，瀬轟03．L継及び。慧sαの水への溶解反癒一
長谷部亨
倉島陽子
（教育学漢学盤1
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ε
㌧ F
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は 移 め に
（鞠瑳化学／
熱化学方程式に鐵てくる反感熱について、我々
が実験によって精度よく灘足しようとすると、設
備が大がか弩で実験がなかな毒∼大変なものである。
大学の鷺学系学生のための轡礫化学実験罵教科書
笏
@一 容器は温度麟御された恒温漕にセットされたもの
とかである．比較的篶秦な実験は、発熱反慈にし
か使えないが、氷を爾いる方法（氷熱量謙／であ
A
二’・ 二 藩に載っている反慈熱の灘定実験でも、爾塾る
装置は篶単ではない。饑えば、温度灘是等に請い
られている温度計はペックマン濃度講とか、反応
G
る。ヰ｝これは、乾学反応の際、発生した熱によっ
銭
縫
て灘1解した氷の量から氷の融解熱（8念。雄／ぎ〉 を
介して反癒熱を求める方法である。この方法では、
氷の大きさとか氷の串に含まれ．る気泡が実験精度
を支翫する。我々は、熱化学方程式が高簿学校の
籔電 試作した熱量讃・の摸式蟹：A、5§春観ビーカー；8，
試験管；C，ゆ，蔭，温度謙，ヂ、鍵搾棒1（｝，発泡スチ舞一
ルの小論1発泡スチ臼一ルの容器
化学で扱われていることを念頭に、最も簸素な実
験法を模索し、中稲熱灘定のための比較麟簡単な
この熱量｛詩の特徴は、馨料が書手軽に入手でき、普
熱量誹を詩作した。酵ここでは、試体した熱量計
通の学校の輿験室で緩み立てることができること
を磁解熱灘定実験まで広げ、その実験霧度を吟味
である。又、高額なペックマン温度計を請いず普
した。
通のアルコール濫獲：詩を繕いたことである。我1々
の試馨した熱量計の写真を園2に示す。
実 験
反慈熱を灘定するための普通の熱量計の場合、
その水当量を決めな障ればならない。これは誕算
でも求めることができるが、最1透では実験的に行
われる。しかし、この操作は簡単な実験ではない。
氷熱量計41の場合は、承当量を決定する必要は
ない力量、畷糞票反応峯こは壌いることオ婁できない。義々
は、この氷熱量詩を参考に、手近にある実験器具
を繙いて醤亜に示す熱量詩を試作した。
麟2 試馨した熱意誕6〉写真
駿8
嘩鰭2年嘩欝
福轟大学教育案鞍懸究紀要第22号
この実験の精度は温度爵と水の重さの灘定の精度
内と講験管内の水温を灘足する。このことによ辱
@ @ ゾ
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ﾚ／
さを講弩、次に、濫獲：と重さのわかっている水を
試験管（麟に入れ、熱平衡に達した時のビーカー
．鎗
示した欝§戯のビーカー（A／に承を入れて重
／．
しなくとも反応熱を求めることができる。籔iに
益イ
2 事 g 補
馬い、以下のような方法によれば、承当量を決定
3
整＼饗桑馨葦3呉重勲擁
に依存するので、まずは、ここで篤いた3本の撮
度誹を氷点と水の沸点で校産した。この熱i量誹を
3 4 5 6 γ
嘩、グ
ノ
懸磁麒麟瞬灘っ難懸董ノ琶磁i
温水が与えた熱量とビーカー内の水が受け取った
熱量がわかる。試験管に入れた水が構めに持って
いた熱量を求めることができるので、熱量授受の
馨3 試験管内の水とビーカー内の水との熱授
受の鶴懸1ビーカーに入れた水の温度1
●ノ23．§±〔｝．薄。C二〇 ，22、4強甑）．3｛℃；△， 至9、4
差が容器その飽が受け取った熱量（水当量に対癒
±§．9。c
する〉である。ここでは、この差を求めるのでは
なく、試験管に入れる水の温度を変えて（本醗究
の溶解反応を選んだ。ここで行った串憩藻慈紛震
では、これらの水に水道水を霧騨た。この縛の水
遊水の温度が2§℃程度であったので、試験管に入
験一翼鼠。登磯（2．縫±§．総醗。墨・r童〉と欝。無（3懇
○士蓉．蕊醗（）至畦’う 一にお垂ナる熱量誹のビーカー
れる承の温度を驚、3《｝、鎗、5（多、6《）℃に選んだ。〉、試
（A〉内の水と妻浅薄灸箸（β） 内の籏1応液の濠孟疫の
験管の水奮ビーカー跨の水に与えた、又は、ビー
詩題変髭を懸垂に示した。
カー内紛水から受け取った熱量の麗孫を求め、ビー
カー内の水の熱量の変化より、試験管内で起こっ
た発熱、又は暖熱の熱量を求める。この震験では、
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入ってしまうので無視できる）、 2臼聡にわたる
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の実験では、この程度の濃度変化隷実験誤差内に
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@ @ 魂
i舞串4〉温度変鷺は最大懲．5℃以内であった鼻我々
@ @ @ @ @ @ @ @ @③む呂
は罵》る水温1こ雛撫するので｛実験串、水道水の
黛
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秤は、ヤマト鍬琶罵王難秤（欝書募一2鞠、最小
目盛5ぎ）である。試験管内の水とビーカー内の
承との熱量の授受の羅係を麟3に示す。この実験
法では籔3からもわかるように、熱量1授受の幾係
＼ O ●
＼ ノ
承と試験管内の水との湿度平衡献態はいずれの実
験でも約露分で得られた。重さの灘定に使濡した
@。＼。 ／’
のチェックは、ビーカー内の上下2本の温度謙
（蟹iのDとE）を潤いて行った磯ビーカー内の
＼。 ノ
くむと動かし、注意深く使聡した。温度の均一姓
︸
9
で撹拷≧棒（纒iのF〉を無辜いた。この欝棒は瞳つ
＼
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婚
ビーカー内の水の温度を均一にする必要があるの
実験をする場合、水温をチェックし、承温炉異なっ
た場合隷熱量授受の鱒係を求め澄す必要がある倉
9 5 紛
以上の鶏孫を溺》て率穆反感熱と露棒の水への
溶解熱を求めてみた。率秘反癒熱の実験は、水酸
∼／麟
化ナ｝解ウム水溶濠〈鐸叢｛：〉嚢鍵〉と塩酸 （嚢。墨牽糧〉
藝聲4 鑓aO韓纏《2．8講醗ol噸一書）と暴Cl細（3．§§瀟ol・rI）
との籏1癒を、又、癒｛事の溶解熱萎ま、発熱反癒の塩
との率鵜漢籍紅お殺る熱量講6〉ビーカー（織〉
肉の水と試験管（8》病弱疲繕液の湯痩の購鷺変
髭勝チウム（簸C董〉と無承礒酸銅（C簸S（麟そ
乾
れ1こ畷1熱反応の燐酸アンモニウム （餐縫尋翼03／
簡単な熱量誹を耀いた灰感熱の灘定
茎i§
の水と試験管 （黎〉内の反感宰夜の灘穫iとの一致し
騰実験を含めると一つの試料の灘定実験を尋∼5
懸行った。実験結果には再理性が見られた。発熱
たところ（穰連中の縛聡経遺越分隊鋒）とし、こ
反応の猛。建C薦（）、の場合、実験結集が実験誤差
熱量授受の終了点は、熱量計のビーカー（A〉内
の濃護：と反海幕弩の水、及び試薬の重量穫：、さら毒こは、
を越えて文献値と大きく異なって》・るが、LiCiは
これらの重さから熱量を講算し、受け渡しのあっ
強い畷湿性のため、試薬の一部が熱量講の試験管
た熱量を求めた。
（獅の水に溶かす繭に豊水秘勅になった可能性
溶解熱の灘定の縛は、試薬の量を飽藤溶液の半
が大きい．一方、C殺SOξの場合は、溶解速度が箆
分雛丁で実験を行った。緩蓉に§．2§8モルの難｛、
較麟小さいので溶解熱の機織が蕊分鉱主かか賦
このことによ鯵熱が容器外に逃げてしまい正確な
饗03を欝書灘iの水に溶解させた実験のときのビー
カー内の水と試験管内の水の難度の時幾依存性を
示す。これも中秘反慈熱を求めた時と購じように、
熱量を求めることができなかったと考えられる。
しかし、これらを験きナば、実験纏は誤差の範懸内
温度平衡に達した温度から熱量を詩箋し溶解熱を
で文献鎮とよく一致し、熱量欝の構造と実験の手
求めた。
軽さを考癒すれば、よい織果が簿られたと讃えよ
う。
30
ま と め
敷瓦
鰹・、．＿
帳L’すを群雄鶴一
9
｝／／杢
鉱主の結果よ弩、我々の試偉した熱量計は、製
作上、又、実験操作と実験精度の薩からも、義々
の馨麟とした発熱・暖熱現象の熱量灘定の簡素な
実験法の一つであるものと考える。今後、さらに
本学の乾学の学猛実験にお雛て灘定実験を積み重
＼29
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ね、よ琴適切な試薬の模索等、この熱量誹を篤い
た実験法の改良を試みたい。
感 誌
実験について、倉島の協力を得、1論文の構成・
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5 鰺
∼／勲
執筆は長谷蕩が握当した。
【参考支離
至1 千原秀畷編 「勃遅乾学実験法ま 東蒙化学
麟5 錘縫、韓窃（§．298麟ol〉を試験管の水紛伽雛こ溶か
した購4）熱量i巽のビーカー（A）溝の水と試験管
（鋤擁の疲癒液の温度の購闘変鴛二〇，ビーカー
内の水の濫獲；○．試験管講砂水の渥窪
結果及び考察
串秘熱の場合、結果はi3、奪∼i3．磁。滋・搬。至一重
購入 翼7一器3（i§§鋤
2） 亭寺 瞬綴 「麹蓬乾学実験法ま 軽食書繕
i36ヨ蝿（董9§5〉
3）浅鐙、内綴、小縁 膿解とフ欝一チャート
による萩麹饗銘学実験唾妓報堂趨叛i総一i驚
（i§82〉
嚇 玉虫文一 「乾学一鞠質懸究の道程一盛
培繊館 i7鐘一17各（i解毒〉
（文藪値紡13．5∼翼．籔餓レ灘oP，器℃）、又、溶
麟 浦懲、倉岳、斉藤、薩藤、長谷蕊 紅強酸・
解熱の実験結果は、L童Ciの場合は、62∼8．誌caレ
強塩基の斬版籍熱の灘建」 東詫地籔乾学教
臓oP（文献縫揚8．8鰍。農里・盤の碧、一方賑。レ残
○の場合垂．5翫。＆i・盤。至｝茎〉、C簸SO尋の場合を57kc＆レ
凱G野（文献値璽7、紘磁・醗む董｝｝〉、最後に、饗猛翼
。、の場合は、5、§∼6、紘。＆※盤or（文献値ε｝6ま7
嚢。＆墾搬｛盛纏〉であった。データを得るために、予
育醗究騰議会（灘露／（欝§2）
6／ 羅本紀学会編 「改講3藪 亀学痩箋 基礎
編ま ；丸善（婚8毒