Sisältö
Lämpömittarit mittaavat kemiallisen reaktion tai fysikaalisen muutoksen lämpöä, kuten jään sulaminen nestemäiseksi veteen. Reaktion lämpö on tärkeä kemiallisten reaktioiden termodynamiikan ymmärtämiseksi ja ennustamiseksi, millaiset reaktiot tapahtuvat spontaanisti. Peruskalorimetri on erittäin helppo rakentaa - kaikki mitä tarvitset on pari Styrofoam-kahvikuppeja, kansi ja lämpömittari. Ennen kalorimittarin käyttöä sinun on kuitenkin kalibroitava se ja määritettävä sen lämpömittarin vakio. Löydä laitteesi kalorimetriarvo vakiona noudattamalla alla olevia ohjeita.
Laita laboratoriotakki, suojalasit ja käsineet.
Kokoa kahvikupin kalorimetri asettamalla yksi Styrofoam-kahvikuppi toiseen ja kiinnittämällä kansi. Se voi tuntua yksinkertaiselta, mutta jos se on kalibroitu oikein, tämä kahvikuppikalorimetri voi olla yllättävän hyödyllinen löytökuormituksen kannalta.
Mittaa noin 50 ml kylmää vettä asteikolla. Theresin ei tarvitse olla tarkka tässä vaiheessa.
Mittaa tyhjän kahvikupin kalorimetrin paino 0,01 grammaan (tai niin lähelle kuin mahdollista). Lisää nyt 50 ml kylmää vettä, aseta kansi takaisin paikalleen ja punnitse kalorimetri uudelleen. Tyhjen ja täyden painon välinen ero on kylmän veden paino. Tallenna tämä arvo (tarkkuudella 0,01 grammaa).
Punnitaan dekantterilasi ja kirjataan sen paino (tarkkuudella 0,01 grammaa). Lisää noin 50 ml vettä ja punnitse dekantterilasi uudelleen. Tyhjen ja täyden painon välinen ero on kuuman veden paino. Tallenna tämä arvo (tarkkuudella 0,01 grammaa).
Kiinnitä dekantterilasi rengastelineellä ja puristimella siten, että se seisoo lankaverkkosilmukan päällä polttimen päällä. Lankaverkkoverkko estää liekin tulemasta suoraan kosketukseen lasin kanssa. Sijoita toinen kahdesta lämpömittarista dekantterilasiin ja kiinnitä se puristimella siten, että se ripustetaan veteen, mutta ei kosketa dekantterilasiin.
Sytytä bunsen-poltin ja lämmitä kuuma vesi varovasti noin 80 asteeseen C. On parempi kuumentaa sitä hitaasti kuin kuumentaa sitä liian nopeasti ja laittaa kiehumaan.
Aseta toinen lämpömittari kalorimetriin kannen läpi. Sekoita vettä kalorimetrin sisällä neljä minuuttia ja kirjaa sen lämpötila minuutin välein lähimpään 0,1 astetta. Lämpötilan tulisi pysyä suunnilleen vakiona; jos ei, anna kylmän veden kuivua vielä vähintään kaksi minuuttia.
Sammuta Bunsen-poltin juuri ennen viidennettä minuuttia, jos et ole vielä tehnyt niin, ja kirjaa kuuman ja kylmän veden lämpötila. Kaada kuuma vesi nopeasti ja varovasti kalorimetriin, aseta kansi takaisin paikoilleen ja jatka sekoittamista lämpömittarilla.
Mittaa ja rekisteröi lämpötila kalorimetrissä 30 sekunnin välein, kunnes kokonaan viisi minuuttia on kulunut.
Avaa Excel tai jokin muu taulukkolaskentaohjelma. Syötä aika X-arvoina ja lämpötilat y-arvoina ja kuvaa kuvaajasi. Löydä taulukko-ohjelmasta rivi, joka soveltuu parhaiten tietoihin kuuman veden lisäämisen jälkeen. Älä sisällytä datapisteitä ennen kuuman veden lisäämistä parhaiten sopivaan linjaasi. Suuntausviivan tulisi olla lineaarinen.
Kirjoita graafiin parhaiten sopiva rivi. Kytke 5 minuuttiin x ja laske y (ekstrapoloitu lämpötila 5 minuutissa). Kutsu tätä ekstrapoloitua lämpötilaa Tf.
Vähennä Tf kuuman veden lämpötilasta juuri ennen sen lisäämistä kalorimetriin. Tämä antaa sinulle muutoksen kuuman veden lämpötilassa, Th. Kertomalla Th kertoimella 4,184 ja kuuman veden massalla saadaan selville kuinka paljon energiaa kuumaa vettä menetettiin jouleina.
Vähennä kylmän veden lämpötila Tf: stä; tämä antaa sinulle Tc, kylmän veden lämpötilan muutoksen. Kertomalla kylmän veden massalla ja 4,184: lla saadaksesi kylmän veden tuottama energian määrä jouleina.
Vähennä kylmän veden tuottama energia kuuman veden menettämästä energiasta. Tämä antaa sinulle kalorimittarin tuottaman energian määrän.
Jaa kalorimetrin tuottama energia Tc: llä (kylmän veden lämpötilan muutos). Tämä lopullinen vastaus on kalorimittarisi vakio.