일정 부피 열계량법. 옥탄의 연소열 측정

일정 부피 열계량법. 옥탄의 연소열 측정

 

 

옥탄(octane) 1.0 g을 1000 g의 물이 채워진 봄베열량계(bomb calorimeter)에서 태웠다. 이때 물의 온도가 20°C에서 40°C로 변했으면, 옥탄의 반응열량(옥탄연소에너지)을 계산하여라. (봄베의 열용량, C_bomb = 895 J/°C)

 

 

What is the heat of combustion per mole of octane?

 

 

 

▶ 화합물 = 계

▶ 통(bomb) 및 물 = 주위

▶ 반응계가 방출한 열 = 주위가 흡수한 열

 

 

 

q = C m Δt

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2897 )

 

 

 

Δt = 40 – 20 = 20 ℃

 

 

 

봄베열량계가 흡수한 열, q_bomb

= C_bomb × Δt

= (895 J/℃) (20 ℃)

= 17900 J

 

 

 

물이 흡수한 열, q_water

= C_sp × m × Δt

= (4.2 J/g•℃) (1000 g) (20 ℃)

= 84000 J

 

 

 

–q_rxn = q_bomb + q_water

 

q_rxn = –[(17900 J) + (84000 J)]

= –101900 J

 

 

 

옥탄(C8H18)의 몰질량 = 114.23 g/mol 이므로,

옥탄 1 mol당 반응열은

q_rxn = (–101900 J) / (1.0 g) × (114.23 g/mol)

= –11640037 J/mol

= –11640 kJ/mol

 

 

 

q_rxn = q_v = ΔE ≒ ΔH

( 참고 https://ywpop.tistory.com/5197 )

 

 

 

답: 옥탄의 mol당 연소열 = –11640 kJ/mol

 

 

 

 

[참고] 통열량계의 열용량, C_bomb은 열량을 알고 있는 시료의 연소 실험을 통해 산출

→ 공장 출하값(기본값). 제품 사용설명서에 통열량계의 열용량 값이 나옴.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/6986 )

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/6249 ]

물 2000 g이 들어있는 통열량계(bomb calorimeter)에 n-옥탄 1 g을 넣고 연소시켰을 때, 물의 온도가 20 ℃에서 33.2 ℃로 상승하였다. 옥탄의 mol당 연소열을 구하시오.

(단, 통열량계의 열용량 = 837 J/℃)

 

 

 

[키워드] 통열량계의 열용량 기준, 통열량계 기준, 열용량과 비열 기준