Управление УЛК с помощью компьютерных программ

1. Универсальный контроллер подключается к персональному компьютеру через СОМ-порт с помощью специального соединительного кабеля.

2. При включенном контроллере необходимо запустить программу управления УЛК «Химия» — elsms2.exe.

3. В появившемся окне инициализации («Добро пожаловать в УЛК») необ­ходимо выбрать вариант работы с УЛК — «Работа с контроллером». При пра­вильно подсоединенном модуле и контроллере справа должны быть надписи: «Контроллер активен» и ниже «Модуль: Термостат». Затем необходимо войти в программу управления УЛК путем нажатия кнопки «Вход».

4. Далее попадаем в окно управления программой. Соответствие между измерительными каналами и датчиками происходит автоматически, необходимо лишь включить используемые в работе датчики. Необходимо включить «Термодатчик» на первом канале.

Для выполнения опыта необходимо включить измерение проводимости. Для этого нужно курсором поставить «галочку» в поле шестого канала.

5. При проведении эксперимента измеряется электропроводность раствора, поэтому нужно установить в соответствующем окне интервал между измерениями и число измерений. Включить поле «Усреднение». Также нужно ввести температуру проведения эксперимента в качестве дополнительного параметра. Для этого в группе элементов «Дополнительный параметр» необходимо включить поле «Использовать дополнительный параметр», включить пункт «Общий» и в поле «Значение» указать эту температуру (по шкале Кельвина). Размерность указывается в поле «Размерность».

6.Когда температура в реакционном пространстве приблизится к требуемой, можно начинать проведение эксперимента. При выполнении опытавыгружают навеску мочевины с помощью предварительно установленного уст­ройства выгрузки соли. Через одну минуту (после полного растворения моче­вины), мешалку выключают и производится запуск измерений путем нажатия кнопки «Измерение».

7. Появится окно состояния измерения - «Обмен данными с контроллером».

В ходе проведения измерений в окне «Графики» будет отображаться кривая изменения измеряемого параметра — температуры, электропроводности раствора во времени. Для выбора нужной зависимости необходимо выбрать соответствующий канал.

8. После окончания цикла измерений необхо­димо снова перейти в окно управления, установить температуру термостата на 97 °С и продолжить проведение опыта при повышенной температуре в течение 1-го часа. Затем охладить раствор до первоначальной температуры и определить его электропроводность.

9. Измерение заканчивается путем нажатия кнопки «Стоп». После этого экспериментальные данные передаются в программу.

10. Для проведения опытов при других температурах необходимо перейти в окно «Управление» и нажать кнопку «Текущее состояние». Далее можно продолжить выполнение работы начиная с п. 5.

Обработка результатов

1. После проведения всех измерений мы получим первичный график зави­симости электропроводности от времени.

2.Далее необходимо линеаризовать полученную зависимость. Для этого все точки первичного графика передаются на результирующий график путем нажа­тия соответствующей кнопки в нижней части окна первичных графиков. При этом все точки передаются на результирующий график и происходит автоматическое переключение программы на соответствующее окно.

3. Линеаризация проводится путем замены переменной Y (ордината преоб­разованной зависимости) на соответствующую функцию от исходной переменной y (ордината исходной зависимости). Теоретически прямая линия должна получаться в координатах ln(χ_∞- χ_t) от t, поэтому в соответствующем поле преобразования ординаты вводится: ln(«значение χ_∞» – y).

4. Расчет параметров линейной регрессии производится по методу наимень­ших квадратов (МНК). Для этого на управляющей палитре в верхней части окна нажимается кнопка с пиктограммой линейного графика (с подсказкой «Прямая линия по МНК»). Появляется окно «Линейный МНК», в котором устанавлива­ется диапазон точек для расчета прямой, в случае когда линейность наблюдается только в ограниченном диапазоне графика и необходимо проведение расчета только в линейном диапазоне. Выпадающие точки могут быть исключены из расчета в таблице значений результирующего графика простым кликом «мышки».

5. При проведении нескольких экспериментов при разных температурах про­грамма позволяет рассчитать значение энергии активации графическим спосо­бом после передачи соответствующих данные на суммарный результирующий график. Для этого необходимо поставить «галочку» в поле «Копировать на сумм. рез. график». При этом при переходе на суммарный результирующий график параметры регрессии будут сохранены в соответствующих переменных - a и b. Значение дополнительного параметра хранится в переменной d.

6. После соответствующей обработки всех экспериментов на суммарном результирующем графике необходимо провести пересчет полученных наклонов результирующих графиков (параметр b) в константы скорости реакции и линеаризацию зависимости. Линеаризация проводится аналогично п. 3 путем замены переменной Y на соответствующую функцию от исходной переменной y. Теоретически прямая линия должна получаться в координатах ln k от 1/T, по­этому в соответствующем поле преобразования ординаты вводится: ln(– 1/b), а в поле преобразования абсциссы вводится: 1/d.

7. Расчет по МНК производится аналогично п. 4.

Вопросы для самоконтроля и повторения

1. Что изучает химическая кинетика?

2. Влияние температуры на скорость химической реакции. Правило Вант-Гоффа.

3. Что называется энергией активации реакции?

4. Запишите уравнение Аррениуса для расчёта энергии активации реакции.

5. Определение энергии активации по уравнению Аррениуса.