Zawartość
Jeśli zamierzasz przeprowadzić eksperyment w celu ustalenia ilości ciepła utraconego lub uzyskanego w reakcji chemicznej lub w innym procesie, musisz to zrobić w pojemniku. Pojemnik, który jest kalorymetrem, może być prosty jak kubek styropianowy lub tak wyrafinowany jak pojemnik przeciwwybuchowy zanurzony w wodzie. Tak czy inaczej, pochłonie część ciepła, dlatego ważne jest, aby skalibrować je przed przeprowadzeniem eksperymentu. Kalibracja daje liczbę zwaną stałą kalorymetru. Jest to ilość energii cieplnej potrzebnej do podniesienia temperatury kalorymetru o 1 stopień Celsjusza. Gdy poznasz tę stałą, możesz użyć kalorymetru do pomiaru ciepła właściwego innych materiałów.
Określanie stałej kalorymetru
Kiedy łączysz pewną ilość substancji z tą samą ilością tej samej substancji w innej temperaturze i mierzysz temperaturę równowagi, powinieneś znaleźć, że jest ona w połowie między temperaturami początkowymi. To idealizacja. W rzeczywistości część ciepła zostaje pochłonięta przez kalorymetr.
Jednym ze sposobów kalibracji kalorymetru jest zmieszanie w nim dwóch ilości wody w różnych temperaturach i zarejestrowanie temperatury równowagi. Woda działa dobrze w tym celu, ponieważ ma łatwe w obsłudze ciepło właściwe (Cs) 1 kalorii na gram na stopień Celsjusza (4.186 Dżuli / g ˚C). Wlać znaną ilość gorącej wody (m1) do kalorymetru zawierającego znaną ilość zimnej wody (m2) i zapisz temperaturę równowagi mieszaniny. Przekonasz się, że ciepło utracone przez ciepłą wodę jest więcej niż ciepło uzyskane przez zimną wodę. Różnicą jest ciepło pochłaniane przez kalorymetr.
Gorąca woda traci ilość energii cieplnej podanej przez q1 = m1doS.∆T1, a zimna woda zyskuje ilość równą q2 = m2doS.∆T2. Ilość pochłonięta przez kalorymetr wynosi (q1 - q2) = (m1 doS.∆T1 ) - (m2doS.∆T2). Temperatura kalorymetru wzrasta o tę samą wartość co zimna woda, więc pojemność cieplna kalorymetru, która jest taka sama jak stała kalorymetru (cc), wynosi (q1 - q2) ÷ ∆T2 cal / g ˚C lub
cc = CS. (m1∆T1 + m2∆T2) ÷ ∆T2 cal / g ˚C
Pomiar ciepła właściwego
Po poznaniu jego pojemności cieplnej możesz użyć kalorymetru do obliczenia ciepła właściwego nieznanej substancji. Podgrzać znaną masę substancji (m1) do określonej temperatury (T1). Dodaj go do kalorymetru, w którym już umieściłeś kolejną masę tej samej substancji (m2) w niższej temperaturze (T2). Poczekaj, aż temperatura osiągnie równowagę i zapisz tę temperaturę równowagi (Tmi).
Ciepło właściwe substancji można znaleźć, stosując powyższe równanie, przestawione w celu rozwiązania dla C.S..
doS. = (cc • ∆T2) ÷ (m1∆T1 + m2∆T2) cal / g ˚C.