16
Приложение X (справочное)
X.1 Термохимические коррекции
X.1.1 Энергия (теплота) образования азотной кислоты
Коррекция e1 (см. 10.4.2 и 13.2) применяется для кислотного титрования. Эта коррекция основывается на следующих предпосылках:
- вся оттитрованная кислота является азотной кислотой HNO3, образовавшейся в результате следующей реакции: 1/2 N2 (г) + 3/4 O2 (г) + 1/2 H2O (I) = HNO3 (в 500 молях H2O);
- энергия образования HNO3 приблизительно в 500 молях воды в условиях бомбы составляет минус 59,0 (-59,0) кДж/моль. Отрицательное значение теплоты образования химического соединения означает, что реакция является экзотермической. Согласно определению, теплота, выделяемая в процессе сгорания, выражается положительным значением. Отрицательные значения энергии, получаемые при коррекциях азотной и серной кислот, выражаются при вычислениях как положительные значения.
X.1.1.1 Подходящей для расчетов концентрацией раствора натрия карбоната Na2CO3 является 37,6 г Na2CO3/1000 мл (см3), что дает e1 = 10V, где V — объем Na2CO3, мл. Если также присутствует серная кислота H2SO4, часть поправки на H2SO4 также присутствует в поправке e1 и оставшаяся часть — в поправке e3.
X.1.2 Энергия (теплота) образования серной кислоты
Согласно определению, высшую теплоту сгорания получают, когда продуктом сгорания серы в образце является SO2 (г). Однако при фактических процессах сгорания в бомбе вся сера обнаруживается как H2SO4 в промывочных водах бомбы. Поправка е3 (см. 13.2) применяется для серы, которая преобразована в H2SO4. Эта коррекция основана на энергии образования H2SO4 в тех растворах, которые будут присутствовать в бомбе в конце сгорания. Эта энергия определяется как-295,0 кДж/моль. Когда присутствуют азотная и серная кислоты, применяют поправку 2(-59,0) кДж/моль по сере (е1), с тем чтобы необходимая дополнительная поправка составляла разность в теплотах образования азотной и серной кислот; поправка на серу в пробе составляет: -295,0 - (-2 ■ 59,0) = -177 кДж/моль или — 5,52 кДж/г (55,2 Дж/г ■ масса образца в граммах ■ содержание серы в пробе, %). Это приводит к тому, что е3 составляет 13,17 кал/г ■ масса пробы в граммах ■ содержание серы в пробе (%). Для вычисления теплотворной способности в Бте/фунт должен использоваться фактор 23,7 Бте/г (= 55,2/2,326 ■ 1,8) для е3 (см. 13.2). Заявленные значения верны для пробы, содержащей приблизительно 5 % серы и 5 % водорода. Было также сделано предположение, что H2SO4 полностью растворена в воде, конденсированной в процессе сгорания образца [4].
X.1.2.1 Если сжигают пробу массой в один грамм, образующаяся H2SO4 конденсируется с водой на стенках бомбы в соотношении около 15 молей воды к 1 молю H2SO4. Для такой концентрации энергия реакции SO2 (г) + 1/2 O2 (г) + H2O (1) = H2SO4 (в 15 молях H2O) в условиях проходящих в бомбе процессов составляет -295 кДж/моль [4]. Для проб с различной массой или содержанием серы результирующая нормальность образованной кислоты может существенно отличаться, поэтому нормальность титранта должна быть подобрана соответствующим образом. Положенный в основу принцип вычисления по пробе со сравнительно большим содержанием серы уменьшает возникновение возможных ошибок, потому что для небольшого содержания серы (%) коррекция имеет меньшую величину.
Примечание — В качестве справочных материалов к данному разделу рекомендуется использовать (ГОСТ 2059, ГОСТ 8606).
X.1.3 Проволока (для зажигания)
Следует вычислять энергию, внесенную при сгорании проволоки, в соответствии с указаниями, подготовленными поставщиком проволоки. Энергия, требуемая для расплавления платиновой проволоки, является постоянной для каждого эксперимента, если используется одинаковое количество платиновой проволоки. Поскольку энергия мала, ее вклад сбалансирован в экспериментах по стандартизации (калибровки) и определению теплотворной способности, и ею можно пренебречь.
X.2 Отчет о результатах в других единицах
X.2.1 Высшая теплота сгорания может быть выражена в джоулях на килограмм, калориях на грамм или британских тепловых единицах на фунт. Соотношения между этими единицами приведены в таблице 1.
X.3 Информация об отборе проб
X.3.1 Используют методы испытания твердых отходов, физико-химические методы или их эквиваленты, в
том числе по ГОСТ 147.
X.4 Примеры расчетов X.4.1 Теплоемкость
Расчет по 10.4.3: