En kalorimeter kanske låter som ett fint vetenskapligt material, men det är faktiskt en mycket enkel värmemätning som du kan göra hemma med två kaffekoppar. Den används ofta i vetenskapsprojektförsök och mäter mängden värme som är involverad i en kemisk eller fysisk process, till exempel värmeöverföring eller specifikt värme från ett ämne.
TL; DR (för lång; läste inte)
Vätskans temperatur ändras när den ökar eller förlorar energi. En kalorimeter mäter vätskans massa och temperaturförändringen för vätskan för att bestämma mängden energi som väts eller förlorats av vätskan.
Komponenter av en kalorimeter
En kalorimeter har två kärl: ett yttre kärl och ett inre kärl. Luften mellan de två kärlen fungerar som en värmeisolator, vilket innebär att det inte finns något (eller minimalt) värmeväxling mellan det som finns inuti kärlet och den yttre miljön. Kalorimetrar som används i vetenskapslaboratorier har en fiberring av isolerande material för att hålla det inre kärlet i mitten av det yttre kärlet. De inkluderar en termometer för att mäta vätskans temperatur i det inre kärlet och en omrörare för att omröra vätskan och fördela värme genom hela kärlet. Det är enkelt att göra en kalorimeter hemma med polystyrenkoppar, ett lock, en termometer och en omrörare. Men en "kaffekopp" -kalorimeter möjliggör mer värmeväxling med omgivningen och ger mindre exakta resultat.
Mätning av värmeöverföring |
Om en exoterm reaktion (en kemisk reaktion som frigör energi genom ljus eller värme) inträffar i en lösning i en kalorimeter använder lösningen värme, vilket höjer temperaturen. Om en endoterm reaktion (en reaktion som absorberar energi från omgivningen) inträffar, förlorar lösningen värme, vilket sänker temperaturen. Skillnaden i temperatur, tillsammans med lösningens specifika värme och massa, låter dig räkna ut hur mycket värme reaktionen använder. Om du till exempel placerar ett hett kopparstycke i en sval mängd vatten i en kalorimeter, kommer värme att rinna från koppar till vattnet. Kopparnas temperatur kommer att sjunka, och vattnets temperatur kommer att öka tills de har samma temperatur (termisk jämvikt). Du får eller tappar inte värme under processen eftersom kalorimetern tillåter att all värmeöverföring sker mellan de två ämnena.
Mätning av specifik värme.
Speciell värme är den mängd energi som krävs för att producera en temperaturförändring. på 1 grad Celsius per gram ämne, och det varierar mellan ämnen. Till exempel är den specifika värmen på vatten 1,00 kalori /gram grader Celsius. För att bestämma den specifika värmen för en okänd metall, placera en uppvärmd bit av metallen i vatten i det inre kärlet på kalorimetern. När du har uppmätt den slutliga temperaturen för både metallen och vattnet, till exempel den högsta temperaturen som vattnet når, kan du beräkna metodens specifika värme. Multiplicera först massan av vatten med den specifika vattenvärmen med temperaturförändring av vatten, multiplicera sedan massan av metall med temperaturförändringen av metall. Dela ditt första svar med ditt andra svar för att fastställa metodens specifika värme.
