Om du ska göra ett experiment för att bestämma hur mycket värme som förlorats eller uppnåtts i en kemisk reaktion eller någon annan process måste du göra det i en behållare. Behållaren, som är kalorimetern, kan vara enkel som en Styrofoam kopp eller så sofistikerad som en explosionssäker behållare nedsänkt i vatten. Hur som helst kommer det att absorbera en del av värmen, så det är viktigt att kalibrera det innan du utför ditt experiment. Kalibreringen ger dig ett nummer som kallas kalorimeterns konstant. Det är den mängd värmeenergi som krävs för att höja temperaturen på kalorimetern med 1 grader Celsius. När du vet denna konstant kan du använda kalorimetern för att mäta den specifika värmen hos andra material.
Bestämning av kalorimeterns konstanta
När du kombinerar en mängd av ett ämne med samma mängd av samma ämne vid en annan temperatur och mäta jämviktstemperaturen, du borde finna att den ligger mitt mellan de ursprungliga temperaturerna. Det är dock en idealisering. I själva verket absorberas viss värme av kalorimetern.
Ett sätt att kalibrera en kalorimeter är att blanda två mängder vatten i det vid olika temperaturer och registrera jämviktstemperaturen. Vatten fungerar bra för detta ändamål, eftersom det har en lätt att hantera specifika värme (C s) av 1 kalori per gram per grad Celsius (4.186 Joules /g ˚C). Häll i en känd mängd varmt vatten (m 1) i en kalorimeter som innehåller en känd mängd kallt vatten (m 2) och registrera blandningens jämviktstemperatur. Du hittar värmen som förlorats av det varma vattnet är mer än värmen från det kalla vattnet. Skillnaden är värmen absorberad av kalorimetern. Varmvattnet förlorar en mängd värmeenergi som ges av q 1 = m 1C SAT 1, och kallvattnet får ett belopp som motsvarar q 2 = m 2C SAT 2. Mängden kalorimetern absorberar är (q 1 - q 2) = (m 1 C SAT 1) - (m 2C SΔ T 2). Temperaturen på kalorimetern stiger med samma mängd som kallvattnet, så kalorimeterens värmekapacitet, som är densamma som kalorimeterns konstant (cc), är (q 1 - q 2) ÷ ΔT 2 cal /g ˚C eller cc = C S (m 1ΔT 1 + m 2ΔT 2) ÷ ΔT 2 cal /g ˚C Mätningsspecifik värme När du vet sin värmekapacitet kan du använda en kalorimeter för att beräkna den specifika värmen hos ett okänt ämne. Värm en känd massa av ämnet (m 1) till en specifik temperatur (T 1). Lägg det till kalorimetern där du redan har placerat en annan massa av samma ämne (m 2) vid en kallare temperatur (T 2). Vänta på att temperaturen kommer till jämvikt och registrera den jämviktstemperaturen (T E). Du hittar ämnets specifika värme genom att använda ovanstående ekvation, omordnad för att lösa för C S . C S = (cc • AT 2) ÷ (m 1ΔT 1 + m 2ΔT 2) cal /g ˚C.
