Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Μετρήστε την αλλαγή θερμοκρασίας
- Βρείτε τη μάζα νερού
- Βρείτε την θερμότητα που κερδίσατε
Οι χημικοί και οι φυσικοί χρησιμοποιούν μια τεχνική γνωστή ως θερμιδομετρία για τη μέτρηση της ποσότητας θερμότητας που εκπέμπεται ή απορροφάται κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Το θερμιδόμετρο αποτελείται γενικά από ένα δοχείο γεμάτο με υγρό, συνήθως νερό, ένα θερμόμετρο για την παρακολούθηση της θερμοκρασίας και μια συσκευή για ανάδευση του νερού. Το ίδιο το θερμιδόμετρο μπορεί να είναι τόσο απλό όσο ένα φλιτζάνι στυροφουριού. Οι υπολογισμοί από την θερμιδομετρική άρθρωση στον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής, που δηλώνει ότι η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί. Εφαρμόζεται στην θερμιδομετρία, αυτό σημαίνει ότι οποιαδήποτε θερμότητα που παράγεται κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης πρέπει να μεταφερθεί στο θερμιδόμετρο ή, ειδικότερα, στο νερό μέσα στο θερμιδόμετρο. Επομένως, εάν ο χημικός ή φυσικός μπορεί να μετρήσει τη θερμότητα που απορροφά από το νερό, τότε γνωρίζουν την ποσότητα θερμότητας που αποδίδεται από την αντίδραση.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Μπορείτε να υπολογίσετε το κέρδος θερμότητας με ένα θερμιδόμετρο μετρώντας τη μεταβολή της θερμοκρασίας μίας γνωστής μάζας υγρού όσο είναι γνωστή και η θερμική ικανότητα του υγρού.
Μετρήστε την αλλαγή θερμοκρασίας
Υπολογίστε τη μεταβολή της θερμοκρασίας, δέλτα (T), του νερού στο θερμιδόμετρο σύμφωνα με την δέλτα εξίσωσης (Τ) = τελική θερμοκρασία - αρχική θερμοκρασία. Υποθέτοντας ότι η αντίδραση ήταν εξωθερμική, δηλ. Απελευθέρωσε θερμότητα, το δέλτα (Τ) θα έπρεπε να παρουσιάζει θετική τιμή. Εάν η αντίδραση ήταν ενδοθερμική, δηλ. Απορρόφησε θερμότητα, τότε το δέλτα (Τ) θα πρέπει να είναι αρνητικό. Έτσι, εάν η αρχική θερμοκρασία ήταν 24,0 βαθμούς Κελσίου και η τελική θερμοκρασία ήταν 33,4 βαθμούς Κελσίου, τότε δέλτα (Τ) = 33,4 - 24,0 = 9,6 βαθμούς Κελσίου και η αντίδραση ήταν εξωθερμική.
Βρείτε τη μάζα νερού
Υπολογίστε τη μάζα του νερού στο θερμιδόμετρο. Εάν ακολουθείτε μια σειρά οδηγιών, όπως από μια εργαστηριακή διαδικασία σε ένα βιβλίο, οι οδηγίες θα πρέπει να περιλάμβαναν ένα βήμα στο οποίο είτε ένας σταθερός όγκος νερού μετρήθηκε, για παράδειγμα, σε έναν βαθμονομημένο κύλινδρο, είτε το κύπελλο θερμιδόμετρου ζυγίστηκε σε μία ισορροπία πριν και μετά την προσθήκη του νερού. Αν μετρήσατε σταθερό όγκο νερού, τότε η μάζα σε γραμμάρια θα είναι ίση με τον όγκο σε χιλιοστόλιτρα. Αν ζυγίσατε το θερμιδόμετρο πριν και μετά την προσθήκη νερού, τότε η μάζα του νερού θα είναι ίση με τη μάζα του θερμιδόμετρου και του νερού μαζί μείον τη μάζα του άδειου κυπέλλου. Για παράδειγμα, εάν το κενό δοχείο θερμιδόμετρου ζυγίζει 4,65 g και το θερμιδόμετρο συν νερό ζυγίζει 111,88 g, τότε η μάζα του νερού ήταν 111,88 - 4,65 = 107,23 g.
Βρείτε την θερμότητα που κερδίσατε
Υπολογίζεται η θερμότητα που αποκτάται από το θερμιδόμετρο Q, σύμφωνα με την εξίσωση Q = m * c * δέλτα (Τ), όπου m αντιπροσωπεύει τη μάζα του νερού που υπολογίζεται στο στάδιο 2, ο αντιπροσωπεύει την θερμική ικανότητα του νερού ή 4.184 joules ανά γραμμάριο ανά βαθμό Celsius, J / gC και δέλτα (Τ) αντιπροσωπεύει την μεταβολή της θερμοκρασίας που υπολογίζεται στο στάδιο 1. Συνεχίζοντας το παράδειγμα από τα στάδια 1 και 2, Q = 107,23 g * 4,184 J / gC * 9,6 C = 4,3 * 10 3 J, ή 4,3 kJ. Αυτό αντιπροσωπεύει τη θερμότητα που απορροφάται από το θερμιδόμετρο.