■第一章　目的と理論

[目的]
　ジメチルホルムアミド(DMF)は、有機溶媒の代表的なものであり、水に溶解するとき、希釈熱を発生します。この実験では、DMFの水における希釈熱を測定して、DMFの無限大希釈熱を求めることが目的です。DMFを水で希釈した際に生じる希釈熱をあらかじめ水当量を測定したカロリーメータにより測定します。


[理論]
　希釈熱とは濃い溶液を薄めるときに発生する熱量のことです。熱の出入りのある場合、この反応系全体が外部と遮断される場合には、温度はこの系に特有な定数である熱量に反比例し、発生する熱量に比例して変化します。すなわち熱量変化をΔH、これに伴う温度変化をΔTとすれば、

Q＝−ΔH＝W　×　ΔT ・・・（1）

ここで、Wは熱容量で、これに等しい熱量を持つ水の質量で表すと、水当量になります。よって、Wがあらかじめわかっている場合、ある化学変化がおこって熱量変化があると、これに比例する温度変化ΔTが測定され、直ちに熱量変化ΔHが計算されます。この実験は2つの点に分かれます．すなわち最初、電気的な加熱によって、熱量を与えてカロリーメータの水当量を測定する部門と、その値を求めた後実際希釈熱を測定する部門です。

いずれの式も（1）を基本としますが最初の場合は、ΔHを電気的に与えた熱量qに置き換えqは次式で与えられます。

q＝I²×R×S÷4.183＝E×I×S÷4.183・・・（2）

ここでは、Iは所要電流（アンペア）、Rは加熱体の抵抗（オーム）、Eは加熱体の端末電圧（ボルト）、Sは電流を流した時間（秒）です。実際の測定値から計算は、温度上昇を時間に対して、プロットし温度-時間曲線を描き、この曲線の比較的直線の部分を選んで、近接した2点を曲線上にとります。

この点に相当する温度をそれぞれT₁、T₂、時間をt₁、t₂とし、

ΔT＝T₂−T_l

S＝t₂−t₁

次に、電流I、及び電圧Eと時間Sとの曲線を作ります。両者はほとんど時間軸に平行な直線となります。

この曲線について、さっきのt_l、t₂に相当する電流Iと電圧Eのおのおのの平均値を代入して水当量Wの値として

W＝I²×R×S÷4.183×△T＝E×I×S÷4.183×△T ・・・・（3）

が与えられます。

一方、実験に用いた試料の質量をm（g）とすれば、1molについての希釈熱Qは

Q＝△T×W×M÷m （cal／mol）・・・・（4）

の式で与えられます。又、Mは分子量です。

ここで、mは、

m＝V×β

とも表されます。VはDMFの量（ml）、βはDMFの密度（g/cm3）で、0.9445(g/cm3)です。

これで理論を終わります。