Zawartość
Chemicy i fizycy używają techniki znanej jako kalorymetria do pomiaru ilości ciepła oddawanego lub pochłanianego podczas reakcji chemicznej. Kalorymetr zazwyczaj składa się z pojemnika wypełnionego cieczą, zwykle wodą, termometru do monitorowania temperatury i urządzenia do mieszania wody. Sam kalorymetr może być tak prosty jak kubek styropianowy. Obliczenia z kalorymetrii zależą od pierwszej zasady termodynamiki, która stwierdza, że energii nie można wytworzyć ani zniszczyć. W odniesieniu do kalorymetrii oznacza to, że wszelkie ciepło wytworzone podczas reakcji chemicznej musi zostać przekazane do kalorymetru, a dokładniej do wody w kalorymetrze. Dlatego jeśli chemik lub fizyk może zmierzyć ciepło pochłonięte przez wodę, wówczas znają ilość ciepła wydzielanego przez reakcję.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Możesz obliczyć zysk ciepła za pomocą kalorymetru, mierząc zmianę temperatury znanej masy cieczy, o ile znana jest również pojemność cieplna cieczy.
Zmierz zmianę temperatury
Obliczyć zmianę temperatury delta (T) wody w kalorymetrze zgodnie z równaniem delta (T) = temperatura końcowa - temperatura początkowa. Zakładając, że reakcja była egzotermiczna, tj. Uwalniała ciepło, delta (T) powinna wykazywać wartość dodatnią. Jeśli reakcja była endotermiczna, tj. Pochłaniała ciepło, wówczas delta (T) powinna być ujemna. Zatem, jeśli temperatura początkowa wynosiła 24,0 stopni Celsjusza, a temperatura końcowa wynosiła 33,4 stopni Celsjusza, to delta (T) = 33,4 - 24,0 = 9,6 stopni Celsjusza, a reakcja była egzotermiczna.
Znajdź masę wody
Oblicz masę wody w kalorymetrze. Jeśli postępujesz zgodnie z zestawem instrukcji, na przykład z procedury laboratoryjnej w książce, instrukcje powinny obejmować etap, w którym mierzono stałą objętość wody, na przykład w cylindrze miarowym lub w naczyniu kalorymetrycznym zważono na wadze przed i po dodaniu wody. Jeśli zmierzyłeś stałą objętość wody, wówczas masa w gramach będzie równa objętości w mililitrach. Jeśli ważyłeś kalorymetr przed i po dodaniu wody, wówczas masa wody będzie równa masie kalorymetru i wody razem pomniejszonej o masę pustej filiżanki. Na przykład, jeśli pusty kubek kalorymetryczny ważył 4,65 g, a kalorymetr plus woda ważyły 111,88 g, wówczas masa wody wynosiła 111,88 - 4,65 = 107,23 g.
Znajdź uzyskane ciepło
Obliczyć ciepło uzyskane przez kalorymetr, Q, zgodnie z równaniem Q = m * c * delta (T), gdzie m oznacza masę wody obliczoną w kroku 2, c oznacza pojemność cieplną wody lub 4,184 dżuli na gram na stopień Celsjusza, J / gC i delta (T) reprezentuje zmianę temperatury obliczoną w kroku 1. Kontynuując przykład z kroków 1 i 2, Q = 107,23 g * 4,184 J / gC * 9,6 C = 4,3 * 10 ^ 3 J lub 4,3 kJ. To reprezentuje ciepło pochłaniane przez kalorymetr.