Vsebina
Če boste izvedli poskus za določitev količine toplotne energije, izgubljene ali pridobljene v kemični reakciji ali kakšnem drugem postopku, morate to storiti v posodi. Posoda, ki je kalorimeter, je lahko preprosta kot stiroporna skodelica ali tako sofisticirana kot posoda, zaščita pred eksplozijo, potopljena v vodo. Kakor koli že, absorbirala bo nekaj toplote, zato je pomembno, da jo umerite, preden izvedete poskus. S kalibracijo dobite številko, imenovano konstanta kalorimetra. Količina toplotne energije, ki je potrebna za zvišanje temperature kalorimetra za 1 stopinjo Celzija. Ko spoznate to konstanto, lahko s kalorimetrom merite specifično toploto drugih materialov.
Določitev konstante kalorimetra
Ko količino snovi združite z isto količino iste snovi pri različni temperaturi in izmerite ravnotežno temperaturo, bi morali ugotoviti, da je na sredini med začetnimi temperaturami. To je idealizacija. V resnici nekaj toplote absorbira kalorimeter.
Eden od načinov kalibracije kalorimetra je z mešanjem dveh količin vode v različnih temperaturah in beleženje ravnotežne temperature. Voda v ta namen dobro deluje, saj ima posebno toploto enostavno rokovanje (Cs) 1 kalorija na gram na stopinjo Celzija (4.186 Joules / g ˚C). Prilijemo znano količino vroče vode (m1) v kalorimeter, ki vsebuje znano količino hladne vode (m2) in zabeležite ravnotežno temperaturo zmesi. Ugotovili boste, da je toplota, ki jo je izgubila topla voda, večja od toplote, ki jo pridobi hladna voda. Razlika je v toploti, ki jo absorbira kalorimeter.
Vroča voda izgubi količino toplotne energije, ki jo daje q1 = m1CS∆T1, hladna voda pa dobi znesek, ki je enak q2 = m2CS∆T2. Količina kalorimetra absorbira (q)1 - q2) = (m1 CS∆T1 ) - (m)2CS∆T2). Temperatura kalorimetra naraste za isto količino kot hladna voda, zato je toplotna zmogljivost kalorimetra, ki je enaka konstanti kalorimetra (cc), (q1 - q2) ÷ ∆T2 cal / g ˚C ali
cc = CS (m1∆T1 + m2∆T2) ÷ ∆T2 cal / g ˚C
Merjenje specifične toplote
Ko spoznate njegovo toplotno zmogljivost, lahko s kalorimetrom izračunate specifično toploto neznane snovi. Segrejemo znano maso snovi (m1) do določene temperature (T1). Dodajte ga kalorimetru, v katerega ste že postavili drugo maso iste snovi (m2) pri hladnejši temperaturi (T2). Počakajte, da temperatura pride v ravnovesje in zabeležite to ravnotežno temperaturo (TE).
Specifično toploto snovi najdete s pomočjo zgornje enačbe, preurejene za reševanje za CS.
CS = (cc • ∆T2) ÷ (m1∆T1 + m2∆T2) cal / g ˚C.