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 ^i董7

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

（鞠瑳化学／

（教育学漢学盤1

は 移 め に

 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 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 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 る。ヰ｝これは、乾学反応の際、発生した熱によっ 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 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 熱量誹を詩作した。酵ここでは、試体した熱量計 を磁解熱灘定実験まで広げ、その実験霧度を吟味

した。

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。

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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

この熱量｛詩の特徴は、馨料が書手軽に入手でき、普 通の学校の輿験室で緩み立てることができること である。又、高額なペックマン温度計を請いず普 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。

麟2 試馨した熱意誕6〉写真

駿8 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 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 馬い、以下のような方法によれば、承当量を決定 しなくとも反応熱を求めることができる。籔iに

示した欝§戯のビーカー（A／に承を入れて重

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 内と講験管内の水温を灘足する。このことによ辱 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 差が容器その飽が受け取った熱量（水当量に対癒 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 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

れる承の温度を驚、3《｝、鎗、5（多、6《）℃に選んだ。〉、試

験管の水奮ビーカー跨の水に与えた、又は、ビー 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、

ビーカー内の水の温度を均一にする必要があるの で撹拷≧棒（纒iのF〉を無辜いた。この欝棒は瞳つ

くむと動かし、注意深く使聡した。温度の均一姓

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

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 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 は罵》る水温1こ雛撫するので｛実験串、水道水の i舞串4〉温度変鷺は最大懲．5℃以内であった鼻我々 の実験では、この程度の濃度変化隷実験誤差内に 入ってしまうので無視できる）、 2臼聡にわたる 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  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

化ナ｝解ウム水溶濠〈鐸叢｛：〉嚢鍵〉と塩酸 （嚢。墨牽糧〉

との籏1癒を、又、癒｛事の溶解熱萎ま、発熱反癒の塩 髭勝チウム（簸C董〉と無承礒酸銅（C簸S（麟そ れ1こ畷1熱反応の燐酸アンモニウム （餐縫尋翼03／

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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

  ±§．9。c

の溶解反応を選んだ。ここで行った串憩藻慈紛震

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

（A〉内の水と妻浅薄灸箸（β） 内の籏1応液の濠孟疫の 詩題変髭を懸垂に示した。

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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

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簡単な熱量誹を耀いた灰感熱の灘定 ^茎i§

熱量授受の終了点は、熱量計のビーカー（A〉内 の水と試験管 （黎〉内の反感宰夜の灘穫iとの一致し たところ（穰連中の縛聡経遺越分隊鋒）とし、こ の濃護：と反海幕弩の水、及び試薬の重量穫：、さら毒こは、

これらの重さから熱量を講算し、受け渡しのあっ た熱量を求めた。

 溶解熱の灘定の縛は、試薬の量を飽藤溶液の半 分雛丁で実験を行った。緩蓉に§．2§8モルの難｛、

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、

温度平衡に達した温度から熱量を詩箋し溶解熱を

求めた。

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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 反応の猛。建C薦（）、の場合、実験結集が実験誤差 を越えて文献値と大きく異なって》・るが、LiCiは 強い畷湿性のため、試薬の一部が熱量講の試験管

（獅の水に溶かす繭に豊水秘勅になった可能性 が大きい．一方、C殺SOξの場合は、溶解速度が箆 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 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 で文献鎮とよく一致し、熱量欝の構造と実験の手 軽さを考癒すれば、よい織果が簿られたと讃えよ

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 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 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。

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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

（文藪値紡13．5〜翼．籔餓レ灘oP，器℃）、又、溶 解熱の実験結果は、L童Ciの場合は、62〜8．誌caレ 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

感 誌

 実験について、倉島の協力を得、1論文の構成・

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  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〉

麟 浦懲、倉岳、斉藤、薩藤、長谷蕊  紅強酸・

 強塩基の斬版籍熱の灘建」 東詫地籔乾学教

 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