Sadržaj
Ako ćete provesti eksperiment kako biste utvrdili količinu topline izgubljene ili dobijene kemijskom reakcijom ili nekim drugim postupkom, to morate učiniti u spremniku. Spremnik, koji je kalorimetar, može biti jednostavan poput šalice stiropora ili tako sofisticiran kao spremnik zaštićen eksplozijom, uronjen u vodu. Bilo kako bilo, apsorbirat će nešto topline, stoga je važno kalibrirati je prije provođenja eksperimenta. Umjeravanjem dobivate broj koji se naziva konstanta kalorimetra. Njegova količina toplinske energije potrebna za podizanje temperature kalorimetra za 1 stupanj Celzijusa. Kad spoznate ovu konstantu, možete upotrijebiti kalorimetar za mjerenje specifične topline drugih materijala.
Određivanje konstante kalorimetra
Kad kombinirate količinu neke tvari s istom količinom iste tvari pri različitoj temperaturi i izmjerite ravnotežnu temperaturu, trebali biste ustanoviti da je na pola puta između početnih temperatura. To je idealizacija. U stvarnosti, dio topline apsorbira kalorimetar.
Jedan od načina kalibracije kalorimetra je miješanje dviju količina vode u njemu na različitim temperaturama i bilježenje ravnotežne temperature. Voda dobro uspijeva u tu svrhu, jer ima specifičnu toplinu (C) kojom se lako rukujea) od 1 kalorija po gramu po stupnju Celzijusa (4.186 Joules / g ˚C). Ulijte poznatu količinu tople vode (m1) u kalorimetar koji sadrži poznatu količinu hladne vode (m2) i zabilježiti ravnotežnu temperaturu smjese. Otkrićete da je toplina izgubljena toplom vodom veća od topline dobivene hladnom vodom. Razlika je u toplini koju apsorbira kalorimetar.
Topla voda gubi količinu toplinske energije koju daje q1 = m1CSDT1, a hladna voda dobije količinu jednaku q2 = m2CSDT2, Količina koju kalorimetar apsorbira je (q1 - q2) = (m)1 CSDT1 ) - (m.)2CSDT2). Temperatura kalorimetra raste za istu količinu kao i hladna voda, pa je toplinski kapacitet kalorimetra, jednak konstanti kalorimetra (cc), jednak (q1 - q2) ÷ ∆T2 cal / g ˚C ili
cc = CS (m1DT1 + m2DT2) ÷ ∆T2 cal / g ˚C
Mjerenje specifične topline
Kad saznate njegov toplinski kapacitet, možete upotrijebiti kalorimetar za izračunavanje specifične topline nepoznate tvari. Zagrijte poznatu masu tvari (m1) do određene temperature (T1). Dodajte ga kalorimetru u koji ste već stavili drugu masu iste tvari (m2) na hladnijoj temperaturi (T2). Pričekajte da temperatura dođe u ravnotežu i zabilježite tu ravnotežnu temperaturu (TE).
Specifičnu toplinu tvari pronalazite pomoću gornje jednadžbe, preuređene tako da se rješava za CS.
CS = (cc • ∆T2) ÷ (m1DT1 + m2DT2) cal / g ˚C.