Innehåll
Kemister och fysiker använder en teknik som kallas kalorimetri för att mäta mängden värme som avges eller absorberas under en kemisk reaktion. Kalorimetern består i allmänhet av en behållare fylld med vätska, vanligtvis vatten, en termometer för övervakning av temperaturen och en anordning för omrörning av vattnet. Kalorimetern i sig kan vara lika enkel som en styrofoamkopp. Beräkningar från kalorimetri gångjärn på termodynamikens första lag, som säger att energi inte kan skapas eller förstöras. Tillämpad på kalorimetri innebär detta att all värme som produceras under en kemisk reaktion måste överföras till kalorimetern eller närmare bestämt till vattnet inuti kalorimetern. Därför, om kemisten eller fysikern kan mäta värmen som absorberas av vattnet, vet de hur mycket värme som reaktionen avger.
TL; DR (för lång; läste inte)
Du kan beräkna värmeförstärkning med en kalorimeter genom att mäta temperaturen i en känd vätskemassa så länge vätskans värmekapacitet också är känd.
Mät temperaturändringen
Beräkna förändringen i temperatur, delta (T), för vattnet i kalorimetern enligt ekvationen delta (T) = slutlig temperatur - initial temperatur. Förutsatt att reaktionen var exoterm, dvs att den släppte värme, bör delta (T) uppvisa ett positivt värde. Om reaktionen var endoterm, dvs den absorberade värme, bör delta (T) vara negativ. Om den initiala temperaturen var 24,0 grader Celsius och den slutliga temperaturen var 33,4 grader Celsius, var delta (T) = 33,4 - 24,0 = 9,6 grader Celsius, och reaktionen var exoterm.
Hitta vattenmassan
Beräkna massan av vatten i kalorimetern. Om du följde en uppsättning instruktioner, till exempel från en laboratorieprocedur i en bok, borde instruktionerna ha inkluderat ett steg där antingen en fast volym vatten mättes i, till exempel, en graderad cylinder, eller kalorimeterskoppen var vägde på en balans före och efter att vattnet tillsattes. Om du mätte en fast volym vatten, kommer massan i gram att vara lika med volymen i milliliter. Om du vägde kalorimetern före och efter tillsatsen av vatten, kommer vattenmassan att vara lika med kalorimeterns massa och vattnet tillsammans minus massan på den tomma koppen. Till exempel, om den tomma kalorimeterskålen vägde 4,65 g och kalorimetern plus vatten vägde 111,88 g, var vattenmassan 111,88 - 4,65 = 107,23 g.
Hitta värmen som erhållits
Beräkna värmen som erhållits genom kalorimetern, Q, enligt ekvationen Q = m * c * delta (T), där m representerar massan av vatten beräknat i steg 2, c representerar värmekapaciteten för vatten, eller 4,184 joule per gram per grad Celsius, J / gC och delta (T) representerar förändringen i temperaturen beräknad i steg 1. Fortsätter exemplet från steg 1 och 2, Q = 107,23 g * 4,184 J / gC * 9,6 C = 4,3 * 10 ^ 3 J, eller 4,3 kJ. Detta representerar värmen som absorberas av kalorimetern.