Indhold
Kemikere og fysikere bruger en teknik kendt som kalorimetri til at måle mængden af varme, der er afgivet eller absorberet under en kemisk reaktion. Kalorimeteret består generelt af en beholder fyldt med væske, sædvanligvis vand, et termometer til overvågning af temperatur og en anordning til omrøring af vandet. Kalorimeteret i sig selv kan være så simpelt som en Styrofoam kop. Beregninger fra kalorimetri hængsel på den første lov om termodynamik, der siger, at energi ikke kan skabes eller ødelægges. Anvendt på kalorimetri betyder dette, at enhver varme, der produceres under en kemisk reaktion, skal overføres til kalorimeteret eller mere specifikt til vandet inde i kalorimeteret. Derfor, hvis kemiker eller fysiker kan måle den varme, der absorberes af vandet, ved de mængden af varme, som reaktionen afgiver.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Du kan beregne varmeforstærkning med et kalorimeter ved at måle ændringen i temperaturen for en kendt væskemasse, så længe væskens varmekapacitet også er kendt.
Mål ændringen i temperatur
Beregn ændringen i temperatur, delta (T), for vandet i kalorimeteret i henhold til ligningen delta (T) = endelig temperatur - starttemperatur. Antaget, at reaktionen var eksoterm, dvs. at den frigav varme, skulle delta (T) udvise en positiv værdi. Hvis reaktionen var endotermisk, dvs. den absorberede varme, skal delta (T) være negativ. Hvis den indledende temperatur således var 24,0 grader Celsius, og den endelige temperatur var 33,4 grader Celsius, var delta (T) = 33,4 - 24,0 = 9,6 grader Celsius, og reaktionen var eksoterm.
Find vandmassen
Beregn vandmassen i kalorimeteret. Hvis du fulgte et sæt instruktioner, f.eks. Fra en laboratorieprocedure i en bog, skulle instruktionerne have inkluderet et trin, hvor enten et fast volumen vand blev målt i for eksempel en gradueret cylinder, eller kalorimeterskoppen blev vejes på en balance før og efter at vandet blev tilsat. Hvis du målte et fast volumen vand, vil massen i gram være lig med volumenet i milliliter. Hvis du vejer kalorimeteret før og efter tilsætning af vand, vil vandmassen være lig med kalorimetermassen og vandet sammen minus massen på den tomme kop. For eksempel, hvis det tomme kalorimeterskål vejer 4,65 g, og kalorimeteret plus vand vejede 11,88 g, var vandmassen 1181,8 - 4,65 = 107,23 g.
Find varmen opnået
Beregn den varme, der er opnået ved kalorimeteret, Q, i henhold til ligningen Q = m * c * delta (T), hvor m repræsenterer massen af vand beregnet i trin 2, c repræsenterer vandets varmekapacitet, eller 4.184 joule per gram pr. grad Celsius, J / gC og delta (T) repræsenterer ændringen i temperatur beregnet i trin 1. Fortsæt med eksemplet fra trin 1 og 2, Q = 107,23 g * 4,184 J / gC * 9,6 C = 4,3 * 10 ^ 3 J eller 4,3 kJ. Dette repræsenterer den varme, der absorberes af kalorimeteret.