Innhold
Kjemikere og fysikere bruker en teknikk som kalles kalorimetri for å måle mengden varme som blir gitt av eller absorbert under en kjemisk reaksjon. Kalorimeteret består generelt av en beholder fylt med væske, vanligvis vann, et termometer for overvåking av temperatur og en innretning for å røre vannet. Kalorimeteret i seg selv kan være så enkelt som en Styrofoam kopp. Beregninger fra kalorimetri hengslet etter den første loven om termodynamikk, som sier at energi ikke kan skapes eller ødelegges. Anvendt på kalorimetri betyr dette at all varme som produseres under en kjemisk reaksjon må overføres til kalorimeteret, eller mer spesifikt, til vannet inne i kalorimeteret. Derfor, hvis kjemikeren eller fysikeren kan måle varmen som absorberes av vannet, vet de hvor mye varme som blir gitt av reaksjonen.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Du kan beregne varmeforsterkning med et kalorimeter ved å måle temperaturendringen til en kjent væskemasse så lenge væskekapasiteten også er kjent.
Mål temperaturendringen
Beregn endringen i temperatur, delta (T), til vannet i kalorimeteret i henhold til ligningen delta (T) = sluttemperatur - starttemperatur. Forutsatt at reaksjonen var eksoterm, dvs. at den frigjorde varme, bør delta (T) ha en positiv verdi. Hvis reaksjonen var endotermisk, dvs. at den absorberte varme, bør delta (T) være negativ. Således, hvis starttemperaturen var 24,0 grader Celsius og den endelige temperaturen var 33,4 grader Celsius, så var delta (T) = 33,4 - 24,0 = 9,6 grader Celsius, og reaksjonen var eksoterm.
Finn vannmassen
Beregn massen av vann i kalorimeteret. Hvis du fulgte et sett med instruksjoner, for eksempel fra en laboratorieprosedyre i en bok, burde instruksjonene ha inkludert et trinn der enten et fast vannvolum ble målt i for eksempel en gradert sylinder, eller kalorimeterskoppen var veide på en balanse før og etter at vannet var tilsatt. Hvis du målte et fast vannvolum, vil massen i gram være lik volumet i milliliter. Hvis du veide kalorimeteret før og etter tilsetningen av vann, vil vannmassen være lik massen til kalorimeteret og vannet sammen minus massen til den tomme koppen. For eksempel, hvis den tomme kalorimeterkoppen veide 4,65 g og kalorimeteret pluss vann veide 11,88 g, var massen av vann 1181,8 - 4,65 = 107,23 g.
Finn varmen oppnådd
Beregn varmen oppnådd ved kalorimeteret, Q, i henhold til ligningen Q = m * c * delta (T), der m representerer massen av vann beregnet i trinn 2, c representerer varmekapasiteten til vann, eller 4,184 joule per gram per grad Celsius, J / gC, og delta (T) representerer endringen i temperatur beregnet i trinn 1. Fortsetter eksemplet fra trinn 1 og 2, Q = 107,23 g * 4,184 J / gC * 9,6 C = 4,3 * 10 ^ 3 J, eller 4,3 kJ. Dette representerer varmen som absorberes av kalorimeteret.