Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Kalorimetrin komponentit
- Lämmönsiirron mittaus
- Ominaislämmön mittaaminen
Kalorimittari saattaa kuulostaa hienolta tieteelliseltä laitteelta, mutta se on itse asiassa erittäin yksinkertainen lämpömittauslaite, jonka voit tehdä kotona kahdella kahvikupilla. Usein käytetty tiedeprojektikokeissa se mittaa kemialliseen tai fysikaaliseen prosessiin osallistuvan lämmön määrää, kuten lämmönsiirtoa tai aineen ominaislämpöä.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Nesteen lämpötila muuttuu, kun se saa tai menettää energiaa. Kalorimetri mittaa nesteen massaa ja nesteen lämpötilan muutosta nesteen tuottaman tai menetetyn energian määrän määrittämiseksi.
Kalorimetrin komponentit
Kalorimetrissä on kaksi astiaa: ulompi ja sisäinen. Kahden astian välinen ilma toimii lämmöneristeenä, mikä tarkoittaa, että sisäastian sisällä ja ulkoympäristössä ei ole (tai minimaalista) lämmönvaihtoa. Tiedelaboratorioissa käytetyissä kalorimetrissä on eristemateriaalista valmistettu kuiturengas, joka pitää sisäsäiliön ulomman astian keskellä. Niihin kuuluu lämpömittari sisäastian nesteen lämpötilan mittaamiseksi ja sekoitin nesteen sekoittamiseksi ja lämmön jakamiseksi koko astiaan. Kalorimetri on helppo valmistaa kotona polystyreenikuppeilla, suojuksella, lämpömittarilla ja sekoittimella. Kuitenkin "kahvikupin" kalorimetri mahdollistaa enemmän lämmönvaihtoa ympäristöönsä ja tuottaa vähemmän tarkkoja tuloksia.
Lämmönsiirron mittaus
Jos kalorimetriliuoksessa tapahtuu eksoterminen reaktio (kemiallinen reaktio, joka vapauttaa energiaa valolla tai lämmöllä), liuos käyttää lämpöä, joka nostaa sen lämpötilaa. Jos tapahtuu endoterminen reaktio (reaktio, joka absorboi energiaa ympäristöstään), liuos menettää lämpöä, mikä alentaa sen lämpötilaa. Lämpötilaero yhdessä erityisen lämmön ja liuoksen massan kanssa antaa sinulle mahdollisuuden selvittää, kuinka paljon lämpöä reaktio käyttää. Esimerkiksi, jos asetat kuuman kuparipalan viileään määrään vettä kalorimetrissä, lämpö virtaa kuparista veteen. Kuparin lämpötila laskee ja veden lämpötila nousee, kunnes niiden lämpötila on sama (lämpötasapaino). Et saa lämpöä tai menetä lämpöä prosessin aikana, koska kalorimetri sallii kaiken lämmönsiirron näiden kahden aineen välillä.
Ominaislämmön mittaaminen
Ominaislämpö on energian määrä, joka tarvitaan lämpötilan muutoksen aikaansaamiseksi 1 celsiusaste grammaa kohti ainetta, ja se vaihtelee aineiden välillä. Esimerkiksi veden ominaislämpö on 1,00 kaloria / gramma Celsius-astetta. Aseta tuntemattoman metallin ominaislämpö määrittämällä lämmitetty metalliosa veteen kalorimetrin sisäastiaan. Kun olet mitannut sekä metallin että veden lopullisen lämpötilan, kuten veden korkeimman lämpötilan, voit määrittää metallin ominaislämmön. Ensin kerrotaan veden massa veden omalla lämmöllä veden lämpötilan muutoksella, sitten kerrotaan metallin massa metallin lämpötilan muutoksella. Jaa ensimmäinen vastaus toisella vastauksellasi saadaksesi metallin ominaislämpö.