Περιεχόμενο
Αν πρόκειται να πραγματοποιήσετε ένα πείραμα για να καθορίσετε την ποσότητα θερμότητας που χάσατε ή αποκτήσατε σε μια χημική αντίδραση ή κάποια άλλη διαδικασία, πρέπει να το κάνετε σε ένα δοχείο. Το δοχείο, το οποίο είναι το θερμιδόμετρο, θα μπορούσε να είναι απλό ως κύπελλο από στυροπρίονο ή τόσο εξελιγμένο όσο ένα δοχείο ανθεκτικό στην έκρηξη που βυθίζεται στο νερό. Είτε έτσι είτε αλλιώς, θα απορροφήσει κάποια από τη θερμότητα, οπότε είναι σημαντικό να το βαθμολογήσετε πριν εκτελέσετε το πείραμά σας. Η βαθμονόμηση σας δίνει έναν αριθμό που ονομάζεται σταθερή θερμιδομετρία. Η ποσότητα της θερμικής ενέργειας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας του θερμιδόμετρου κατά 1 βαθμό Κελσίου. Μόλις γνωρίσετε αυτή τη σταθερά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το θερμιδόμετρο για να μετρήσετε τη συγκεκριμένη θερμότητα άλλων υλικών.
Προσδιορισμός σταθερού θερμιδόμετρου
Όταν συνδυάζετε μια ποσότητα μιας ουσίας με την ίδια ποσότητα της ίδιας ουσίας σε διαφορετική θερμοκρασία και μετράτε τη θερμοκρασία ισορροπίας, θα πρέπει να τη βρείτε στο μέσο της αρχικής θερμοκρασίας. Αυτή είναι όμως μια εξιδανίκευση. Στην πραγματικότητα, κάποια θερμότητα απορροφάται από το θερμιδόμετρο.
Ένας τρόπος για τη βαθμονόμηση ενός θερμιδόμετρου είναι η ανάμιξη δύο ποσοτήτων νερού σε αυτό σε διαφορετικές θερμοκρασίες και η καταγραφή της θερμοκρασίας ισορροπίας. Το νερό λειτουργεί καλά για το σκοπό αυτό, επειδή έχει μια εύκολη στη χειρισμό ειδική θερμότητα (Cμικρό) 1 θερμίδας ανά γραμμάριο ανά βαθμό Κελσίου (4.186 Joules / g ˚C). Ρίξτε μια γνωστή ποσότητα ζεστού νερού (m1) σε θερμιδόμετρο που περιέχει γνωστή ποσότητα κρύου νερού (m2) και να καταγραφεί η θερμοκρασία ισορροπίας του μίγματος. Θα βρείτε ότι η θερμότητα που χάνεται από το ζεστό νερό είναι μεγαλύτερη από τη θερμότητα που αποκτά το κρύο νερό. Η διαφορά είναι η θερμότητα που απορροφάται από το θερμιδόμετρο.
Το ζεστό νερό χάνει μια ποσότητα θερμικής ενέργειας που δίνεται από το q1 = m1ντομικρόΔT1, και το κρύο νερό αποκτά ένα ποσό ίσο με το q2 = m2ντομικρόΔT2. Η ποσότητα που απορροφά το θερμιδόμετρο είναι (q1 - q2) = (m1 ντομικρόΔT1 ) - (Μ2ντομικρόΔT2). Η θερμοκρασία του θερμιδόμετρου αυξάνεται κατά την ίδια ποσότητα με το κρύο νερό, οπότε η θερμική ικανότητα του θερμιδομέτρου, η οποία είναι η ίδια με τη σταθερά θερμιδόμετρου (cc), είναι (q1 - q2) ÷ ΔT2 cal / g ˚C ή
cc = Cμικρό (Μ1ΔT1 + m2ΔT2) ÷ ΔT2 cal / g ˚C
Μετρήσεις συγκεκριμένης θερμότητας
Αφού γνωρίσετε τη θερμική του ικανότητα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα θερμιδόμετρο για να υπολογίσετε τη συγκεκριμένη θερμότητα μιας άγνωστης ουσίας. Θερμάνετε μια γνωστή μάζα της ουσίας (m1) σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία (Τ1). Προσθέστε το στο θερμιδόμετρο στο οποίο έχετε ήδη τοποθετήσει άλλη μάζα της ίδιας ουσίας (m2) σε ψυχρότερη θερμοκρασία (Τ2). Περιμένετε μέχρι να φθάσει η θερμοκρασία στην ισορροπία και καταγράψτε ότι η θερμοκρασία ισορροπίας (Tμι).
Βρίσκετε τη συγκεκριμένη θερμότητα της ουσίας χρησιμοποιώντας την παραπάνω εξίσωση, αναδιαταγμένη για την επίλυση του Cμικρό.
ντομικρό = (cc • ΔΤ2) ÷ (m1ΔT1 + m2ΔT2) cal / g ˚C.