Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Sestavni deli kalorimetra
- Merjenje prenosa toplote
- Merjenje specifične toplote
Kalorimeter se morda sliši kot izbran del znanstvene opreme, vendar je pravzaprav zelo preprosta naprava za merjenje toplote, ki jo lahko naredite doma z dvema skodelicama za kavo. Pogosto uporabljen v poskusih znanstvenih projektov, meri količino toplote, vpletene v kemični ali fizikalni postopek, kot je prenos toplote ali specifična toplota snovi.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Temperatura tekočine se spremeni, ko pridobi ali izgubi energijo. Kalorimeter meri maso tekočine in spremembo temperature tekočine, da se določi količina energije, ki jo tekočina pridobi ali izgubi.
Sestavni deli kalorimetra
Kalorimeter ima dve posodi: zunanjo in notranjo plovilo. Zrak med obema posodama deluje kot toplotni izolator, kar pomeni, da ni nobene (ali minimalne) izmenjave toplote med tem, kar je znotraj notranje posode in zunanjega okolja. Kalorimetri, ki se uporabljajo v znanstvenih laboratorijih, imajo vlaknast obroč iz izolacijskega materiala za zadrževanje notranje posode v središču zunanje posode. Vključujejo termometer za merjenje temperature tekočine v notranji posodi in mešalnik za mešanje tekočine in porazdelitev toplote po posodi. Kalorimeter je enostavno narediti doma s skodelicami stiropora, pokrovom, termometrom in mešalnikom. Kalorimeter "kavne skodelice" pa omogoča večjo izmenjavo toplote z okolico in daje manj natančne rezultate.
Merjenje prenosa toplote
Če se v raztopini v kalorimetru zgodi eksotermična reakcija (kemična reakcija, ki sprošča energijo s svetlobo ali toploto), raztopina porabi toploto, ki ji dvigne temperaturo. Če se zgodi endotermična reakcija (reakcija, ki absorbira energijo iz okolice), raztopina izgubi toploto, kar zniža njeno temperaturo. Razlika v temperaturi, skupaj s specifično toploto in maso raztopine, vam omogoča, da ugotovite, koliko toplote porabi reakcija. Če na primer vroči kos bakra postavite v hladno količino vode znotraj kalorimetra, bo toplota od bakra došla v vodo. Temperatura bakra se bo znižala, temperatura vode pa se bo povečevala, dokler ne dosežeta enake temperature (toplotnega ravnovesja). Med postopkom ne pridobivate ali izgubljate toplote, saj kalorimeter omogoča, da se med dvema snovma zgodi ves prenos toplote.
Merjenje specifične toplote
Specifična toplota je količina energije, ki je potrebna za nastanek temperaturne spremembe 1 stopinje Celzija na gram snovi in se razlikuje med snovmi. Na primer, specifična toplota vode je 1,00 kalorija / gram Celzija. Če želite določiti specifično toploto neznane kovine, v notranjo posodo kalorimetra položite ogrevan kos kovine v vodo. Ko izmerite končno temperaturo kovine in vode, na primer najvišjo temperaturo vode, lahko določite specifično toploto kovine. Najprej pomnožite maso vode s specifično toploto vode s spremembo temperature vode, nato pa množite maso kovine s spremembo temperature kovine. Prvi odgovor razdelite z drugim, da določite specifično toploto kovine.