Mode d`emploi 667 325 Calorimètre pour des corps liqiudes et
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1. gler un flux d oxyg ne assez im portant au bout d env 30 s travailler avec un d bit d env 2 bulles par seconde Si c est du soufre qui est br l la bordure de flammes bleue est bien visible au dessus du bord du creu set Lorsqu il s agit de la combustion de carbone en grains le reflet de l incandescence n est visible que lorsque la pi ce est dans l obscurit Interrompre la r action au bout de 3 5 min en coupant l alimentation en oxyg ne La temp rature continue augmenter pendant un certain temps il faut encore agiter le liquide du calorim tre pendant env 5 min et c est alors que le temp rature pourra tre relev e Il est recommand pour toutes les exp riences de choisir des valeurs identiques du temps de r action et du temps requis pour la correction de la temp ratu re La temp rature pourra tre relev e d s qu elle aura cess d augmenter s parer ensuite le r cipient en verre du socle en lever le filament chauffant et retirer le creuset en porcelaine de son support Accrocher le creuset et le mat riau de combustion dans le sup port 4 immerger le filament chauffant dans le mat riau de combustion et le visser aux supports d lectrodes Lorsqu il s agit de milieux liquides le filament chauffant devra rester au dessus de la surface l nergie mise par le filament chauffant suffit en principe pour enflammer les liquides cela minimise les pertes par vaporation Relier les supports2. d lectrodes l alimentation brancher le voltm tre et l amp rem tre Peser le r cipient en verre D vide avec l agitateur mais sans thermom tre le remplir en suite de liquide pour calorim tre de l eau par exemple et le peser nouveau Finalement le mettre sur le socle et l iso ler Ins rer le thermom tre relier l agitateur un m langeur Une fois la tubulure viss e au r cipient en verre alimenter le calorim tre en oxyg ne C est au nombre de bulles dans les flacons laveurs avant et apr s le calorim tre que l on peut v ri fier si le syst me est tanche ou non Bien m langer le liquide du calorim tre pour une bonne correction de la temp rature agiter pendant env 5 min avant de pouvoir relever la temp rature initiale La variation de la temp rature peut aussi tre relev e par un thermom tre raccord un enregistreur D autre part la saisie et l exploitation de cette variation de temp rature peuvent galement tre r alis es par un ordinateur et une interface CASSY R cipient en verre Socle Filament en verre changeur thermique Agitateur Tubulure vacuation du gaz Anneau support Creuset combustion en porcelaine Etrier m tallique l ment pour fixation du creuset Filament incandescent Support d lectrode Raccord pour lectrode douille de 4 mm Tubulure arriv e du gaz 866600000680 Mode d emploi
3. d talonnage un rendement de n 0 810 a t d termin pour ce calorim tre c d que l ent halpie obtenue doit tre multipli e par le facteur 1 23 On a ainsi AHcorr 10 94 kJ comme nergie d livr e L enthalpie de r action est rapport e 1 Mol pour l obtention de valeurs toujours comparables On calcule pour cela AH 0 0283 10 94 kJ AH 386 6 kJ Mol La valeur th orique est 393 6 kJ Mol Cette valeur est un r sultat remarquable pour un dispositif de d montration de construction aussi simple Pour une valuation exacte de l cart de 1 8 il faut en effet consid rer 2 sources d erreur principales 1 Le relev de la temp rature s effectue seulement avec une pr cision de 0 1 K ce qui signifie que pour une hausse de la temp rature de 2 5 K il n est pas rare qu il y ait une er reur de 4 2 Les valeurs num riques la base du calcul ne peuvent en par tie tre d termin es qu 1 l exactitude du r sultat total ne peut donc pas tre sup rieure 1 6 2 Version sur mat riel support 1 Calorim tre pour les corps liquides et solides 667 325 1 Rail de base 666 603 11 Noix universelles 666 615 4 Tiges supports 5 cm 666 605 1 Tige support 75 cm 666 608 5 Pinces universelles 666 555 1 Pince universelle 301 72 4 Flacons laveurs de gaz 664 800 2 Embouts pour tube en verre 664 805 1 Embout pour tube en verre 664 806 1 Embout de s curit 664 808 4 Pin
4. de chaleur du calorim tre l ext rieur atmosph re mat riel support etc Le rendement c d le pouvoir calorifique doit tre d termin au cours d exp riences d talonnage il s agit dans ce cas d une constante sp cifique au mat riel Brancher la bouteille d oxyg ne ainsi que sp cifi sur la fig 3 et relever la temp rature initiale au bout d env 5 min s il s agit d une mesure manuelle La combustion du mat riau est lanc e lectriquement relever galement les valeurs du courant de la tension et du temps Au bout de 5 min couper l alimentation en oxyg ne relever la temp rature finale au bout de 5 autres mi nutes D monter le calorim tre peser nouveau le creuset contenant le carbone relever la diff rence de poids obtenue pour une exploitation ult rieure 666 478 o 666 429 7 666 478 1 666 478 Fig 3 CPS Calorim tre 666 429 Flacon laveur flacon laveur de s curit Flacon laveur Bouteille d oxyg ne Flacon laveur flacon laveur de s curit Flacon laveur absorbant 686666 Page 4 4 Mode d emploi 667 325 5 Exploitation Une fois l exp rience termin e voici les donn es dont on dispose Creuset avec carbone avant la combustion 22 74 g Creuset avec carbone apr s la combustion 22 40 g Quantit de carbone br l e 0 34 g 28 3 mMol Temp rature initiale 294 4 K Temp rature finale 297 1K Diff rence de temp
5. rature 2 7K Poids du r cipient du calorim tre mc 692 9 g Poids de l eau mH2o 686 6 g Energie d allumage Tension 9V Intensit du courant 5 A Temps 8s On peut d duire des valeurs donn es Chaleur sp cifique du verre Ck 0 8 J g K Chaleur sp cifique de l eau C 4 185 J g K L nergie lib r e se r partie sur le r cipient en verre du calo rim tre et dans le liquide du calorim tre suivant le pouvoir calo rifique des deux l ments Selon la formule AH AT mk Ck MH20 CH20 6 Liste du mat riel 6 1 Version CPS 1 Calorim tre CPS pour les corps Alimentation pour exp riences de d monstration 667 827 Multim tre num rique pour exp riences liquides et solides 666 429 2 Laveurs de gaz CPS 666 430 1 Petit m langeur 666 820 1 Thermom tre num rique CPS 666 452 1 Sonde de temp rature CTN 666 212 1 Raccord en verre 2 GL 18 667 312 1 Tuyau en silicone 1 m 667 194 1 1 de d monstration 666 453 3 C bles d exp rience 50 cm de long jeu de 2 c bles 501 45 1 Cartouche de gaz 02 contenu g om trique 101 661 011 1 Manod tendeur pour 02 pour 661 011 661 016 1 Balance lectronique plusieurs plages avec interface de donn es 3100 g 0 1 g 667 789 1 Cadre profil C 100 666 428 on a pour la quantit de carbone convertie AH 2 7 554 3 2873 4 kJ AH 9 255 kJ On d duit maintenant une nergie d allumage de 360 J AH 8 895 kJ A partir de 5 exp riences
6. 667 325 Page 3 4 Apr s la combustion il suffit de peser le creuset en porcelaine et son contenu pour d terminer la substance consomm e L nergie lib r e est th oriquement enti rement d livr e au ca lorim tre Il est relativement facile de calculer la capacit calori fique totale du calorim tre partir du poids et des chaleurs sp cifiques des mat riaux utilis s En r alit il y aura toujours des fuites thermiques c d que le rendement du calorim tre estn lt 1 4 Exemple d exp rience Peser du carbone en grains dans un creuset de Gooch et pla cer le creuset dans l trier m tallique D Immerger le filament chauffant dans le creuset de Gooch et le recouvrir de carbone jusqu ce que le serpentin m tallique ne soit plus visible Il fau dra ensuite visser les extr mit s du fil m tallique aux supports d lectrodes Peser le r cipient en verre vide du calorim tre le remplir d eau et le peser nouveau Placer ensuite le r cipient en verre sur le socle l isoler pour qu il soit tanche bien m langer le liquide Veiller ce que la distance entre l agitateur et la bille du ther mom tre soit assez grande un intervalle de s curit de 3 _5 mm suffit en principe Des fuites thermiques intempestives se manifestent par ex en cas d chauffement du socle de transfert imparfait de la cha leur du gaz de combustion sur le serpentin de l changeur ther mique ainsi que lors du transfert
7. Commercialisation des produits Formation professionelle Enseignement scientifique 03 99 Se AY l NA V Q 4 D 7 1 Description Le verre est le principal mat riau de construction utilis afin de permettre l exp rimentateur d observer le montage exp ri mental fig 1 et l volution de la r action Le calorim tre pro prement dit est constitu de deux parties 1 le r cipient en verre et 2 le socle Le r cipient en verre D fig 2 rempli de liquide pour calo rim tre en principe du H20 mais aussi par ex de l thanol sert relever la chaleur de combustion de corps solides et liquides Il entoure enti rement la chambre de combustion lat ralement et sur le dessus Les gaz chauds d gag s la combustion sont transmis par un filament en verre double puis nouveau vacu s par une tubulure viss e par un raccord GL 14 apr s avoir c d leur nergie au corps en verre et au liquide contenu Un agitateur en forme de palette entra n par un m langeur ou agit manuellement garantit l homog n it du li quide du calorim tre Il est tr s facile de remplacer l agitateur en verre qui fait partie du calorim tre par un petit m langeur 666 820 l appareil est ainsi plus facile manipuler et bien plus l ger Remarques de s curit Ne pas utiliser de substances tr s inflammables tel les que par ex l essence ou l ther Dan
8. ces pour assemblage RN 665 392 2 Tuyaux en silicone 667 194 1 Alimentation pour exp riences de d monstration 667 826 1 C ble d exp rience 501 46 2 C bles d exp rience 501 45 1 Petit m langeur 607 175 1 Bouteille de gaz oxyg ne 661 011 1 Manod tendeur oxyg ne 661 016 1 Thermom tre num rique 666 209 1 Sonde de temp rature CTN 666 212 1 Multim tre num rique 667 908 1 Balance lectronique 3100 0 01g 667 789 LEY BOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 e mail info leybold didactic de by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
9. ents chauffants 4 sont disponibles Ils sont fa ciles fixer et changer tant donn qu ils sont reli s aux sup ports d lectrodes par deux vis Les deux supports d lectro des traversent le socle et sont pourvus en leur extr mit inf ri eure d une douille de 4 mm La source de courant utilis e devrait tre une alimentation en courant alternatif de tension variable par ex l alimentation pour exp riences de d monstration 667 826 L id al n est pas que la combustion ait lieu dans l air mais plut t dans de l oxyg ne l alimentation en oxyg ne est r alis e par une petite tuy re au centre de la plaque le transfert se termine l ext rieur dans une tubulure pour tuyaux de 8 mm de diam tre int rieur Page 2 4 Mode d emploi 667 325 2 Montage exp rimental Le montage exp rimental est r alis soit partir des modules du syst me de plaques pour la chimie CPS dans le cas du calorim tre 666 429 soit l aide du mat riel support calo rim tre 667 325 nomenclature des composants la fin de ce mode d emploi Dans le dernier cas monter le socle du ca lorim tre au milieu d un rail de base 666 603 env 15 cm au dessus du bord de la table Fixer deux flacons laveurs coupl s de part et d autre du calo rim tre fig 3 Une conduite part d une bouteille d oxyg ne manod tendeur pour se rendre au flacon laveur de gauche le plus l ext rieur Ce flacon laveur r
10. este vide remplir le fla con d c t d acide sulfurique H2S04 concentr jusqu un niveau d env 3 cm pour la dessication et la mesure du d bit Relier la sortie du flacon laveur la tubulure du socle Relier la tubulure d viss e du r cipient en verre au premier flacon laveur en aval l aide d un petit bout de tuyau ce flacon reste vide lui aussi flacon de s curit Remplir d absor bant de pr f rence du KOH ou du NaOH pour l absorption du CO2 ou du SO g n r le flacon laveur d c t le gaz qui s chappe est vacu par la hotte D visser le filament chauffant 1 remplir le creuset avec le mat riau de combustion Peser le creuset et le mat riau de combustion avant et apr s la combustion afin de d finir la quantit de mat riau br l e 3 R alisation de l exp rience Bien rincer l int rieur du calorim tre avec de l oxyg ne R gler ensuite le flux d oxyg ne de fa on ce qu il se forme environ 2 4 bulles par seconde dans le flacon laveur en amont Le mat riau de combustion est emflamm lectriquement il faut pour cela soigneusement relever le courant la tension ain si que la dur e de l allumage Si on utilise l alimentation pour exp riences de d monstration 667 827 ainsi que le plus petit des deux filaments chauffants on aura peu pr s les valeurs suivantes Tension 9V Intensit du courant 5A Temps 5 10s Au d but de la r action r
11. ger d explosion L LEYBOLD LEYBOLD DIDACTIC GmbH Mode d emploi 667 325 Calorim tre pour des corps liqiudes et solides 667 325 CPS Calorim tre pour des corps liaiudes et solides 666 429 La mesure de la temp rature s effectue l aide d un ther mom tre de pr cision ou d un thermocouple appropri ne sont pas inclus au mat riel livr n de cat recommand 666 176 thermom tre de pr cision 10 50 C 1 10 ou ther mom tre num rique 666 209 ou 666 454 version CPS avec sonde de temp rature r sistance CTN 666 212 Le socle sert la fixation du calorim tre et du creuset com bustion Il comprend une plaque double sans amiante raccor d e au materiel support l aide d un anneau de fixation 7 La partie sup rieure s ins re dans la chambre combustion du r cipient en verre 1 celle ci tant ainsi parfaitement isol e de l ext rieur par un joint en caoutchouc cellulaire 8 Un peu de graisse de silicone appliqu e sur ce joint en caoutchouc cellu laire vite tout change de gaz entre la chambre de condition nement et l atmosph re ext rieure en cas de fortes variations de la pression Le creuset combustion dans lequel est pes le mat riau br ler solides tels que du soufre du carbone charbon actif etc ou des liquides tels que des alcools du fuel etc est plac dans l trier m tallique L allumage est lectri que Deux filam
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