Sadržaj
- TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
- Funkcije kalorimetra
- Različite vrste kalorimetra
- Umjeravanje kalorimetra
- Ograničenja kalorimetrije
Kemičari često moraju znati koliko toplinske energije određena reakcija oslobađa ili apsorbira. Ovo mjerenje pomaže im da razumiju više o tome zašto se događa reakcija i pomaže im da daju korisna predviđanja. Kalorimetri su instrumenti koji mjere količinu topline koja se oslobađa ili apsorbira sadržajem tijekom reakcije. Lako je napraviti kalorimetar, ali instrumenti koji se koriste u laboratorijima obično su precizniji.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Kalorimetri vam omogućuju mjerenje količine topline u reakciji. Njihova glavna ograničenja su gubitak topline za okoliš i nejednoliko zagrijavanje.
Funkcije kalorimetra
U osnovi, kalorimetar mjeri promjenu temperature kalorimetra i njegovog sadržaja. Nakon umjeravanja kalorimetra, ljekar će već imati broj koji se naziva konstanta kalorimetra, a koji pokazuje koliko se temperatura kalorimetra mijenja po količini dodane topline. Koristeći ove podatke i masu reaktanata, ljekar može odrediti koliko se topline oslobađa ili apsorbira. Važno je da kalorimetar minimizira brzinu gubitka topline izvana, jer bi brzi gubici topline u okolnom zraku iskrivili rezultate.
Različite vrste kalorimetra
Jednostavno je sami napraviti jednostavan kalorimetar. Potrebne su vam dvije šalice za kavu od stiropora, termometar ili poklopac. Ovaj kalorimetar za šalice za kavu iznenađujuće je pouzdan i stoga je uobičajena značajka preddiplomskog laboratorija za kemiju. U laboratorijama za fizičku kemiju postoje sofisticiraniji instrumenti poput "kalorimetri bombi". U tim se uređajima reaktanti nalaze u zatvorenoj komori koja se naziva bomba. Nakon što ih zapali električna iskra, promjena temperature pomaže odrediti izgubljenu ili dobivenu toplinu.
Umjeravanje kalorimetra
Za kalibraciju kalorimetra možete koristiti postupak koji prenosi poznatu količinu topline, poput mjerenja temperature neke tople i hladne vode. Na primjer, u kalorimetru sa šalicom za kavu možete miješati hladnu i toplu vodu. Zatim izmjerite temperaturu tijekom vremena i koristite linearnu regresiju za izračunavanje "krajnje temperature" kalorimetra i njegovog sadržaja. Oduzimajući toplinu dobivenu hladnom vodom od topline izgubljene vrućom vodom, dobiva se toplina dobijena kalorimetrom. Podjela ove brojke na promjenu temperature kalorimetra daje njegovu konstantnu kalorimetar, koju možete koristiti u drugim eksperimentima.
Ograničenja kalorimetrije
Nijedan kalorimetar nije savršen jer može izgubiti toplinu u svojoj okolini. Iako kalorimetri bombi u laboratorijima imaju izolaciju da bi se ti gubici sveli na minimum, nemoguće je zaustaviti sve gubitke topline. Nadalje, reaktanti u kalorimetru možda nisu dobro pomiješani, što dovodi do neravnomjernog zagrijavanja i drugog mogućeg pogreške pogreške u vašim mjerenjima.
Osim mogućih izvora pogreške, još jedno ograničenje uključuje vrste reakcija koje možete proučiti. Na primjer, možda želite znati kako raspadanjem TNT-a oslobađa se toplina. Ovakvu reakciju bilo bi nemoguće proučavati u kalorimetru iz šalice za kavu, a možda neće biti praktično ni na kalorimetru s bombom. Alternativno, reakcija se može odvijati vrlo sporo kao što je oksidacija željeza da formira hrđu. Ovakvu reakciju bilo bi vrlo teško proučiti kalorimetrom.