En kalorimeter kan låta som en snygg del av vetenskaplig utrustning, men det är faktiskt en mycket enkel värmemätare som du kan göra hemma med två kaffekoppar. Ofta används i vetenskapliga projektförsök, mäter det mängden värme som är inblandad i en kemisk eller fysisk process, såsom värmeöverföring eller specifika värmen hos ett ämne.

TL; DR (för länge, läste inte)

Vätskans temperatur förändras när den vinner eller förlorar energi. En kalorimeter mäter vätskemassan och vätskans temperaturförändring för att bestämma mängden energi som uppnås eller förloras av vätskan.

Komponenter av en kalorimeter

En kalorimeter har två kärl: en yttre kärlet och ett inre kärl. Luften mellan de två kärlen fungerar som en värmeisolator, vilket betyder att det inte finns någon (eller minimal) värmeväxling mellan vad som ligger inuti innerfartyget och omgivningen. Kalorimetrar som används i vetenskapslaboratorier har en fiberring av isolerande material för att hålla det inre kärlet i mitten av ytterkärlet. De inkluderar en termometer för att mäta vätskans temperatur i det inre kärlet och en omrörare för att röra vätskan och fördela värme genom kärlet. Det är lätt att göra en kalorimeter hemma med polystyrenkoppar, ett lock, en termometer och en omrörare. En "kaffekopp" -kalorimeter tillåter emellertid mer värmeväxling med omgivningen och ger mindre noggranna resultat.

Mätvärmeöverföring

Om en exoterm reaktion (en kemisk reaktion som släpper ut energi genom ljus eller värme) händer i en lösning i en kalorimeter, använder lösningen värme, vilket höjer temperaturen. Om en endoterm reaktion (en reaktion som absorberar energi från omgivningen) händer lösningen förlorar värme, vilket sänker temperaturen. Temperaturskillnaden, tillsammans med lösningens specifika värme och massa, gör att du kan bestämma hur mycket värme reaktionen använder. Om du till exempel placerar en varm koppar i en kall mängd vatten i en kalorimeter, kommer värme att strömma från koppar till vatten. Koppartemperaturen minskar och vattnets temperatur ökar tills de har samma temperatur (termisk jämvikt). Du får inte eller förlorar värme under processen eftersom kalorimetern tillåter all värmeöverföring mellan de två ämnena.

Mätning av specifik värme

Specifik värme är den mängd energi som krävs för att producera en temperaturförändring på 1 grader Celsius per gram substans, och det varierar mellan ämnen. Till exempel är den specifika värmen av vatten 1,00 kalorier /gram grader Celsius. För att bestämma den specifika värmen hos en okänd metall, placera en uppvärmd bit av metallen i vatten i kalorimeterns inre kärl. När du har mätt den slutliga temperaturen för både metallen och vattnet, såsom den högsta temperaturen som nås av vattnet, kan du träna ut den specifika värmen hos metallen. Först multiplicera vattenmassan med den specifika värmen av vatten genom temperaturförändringen av vatten, multiplicera sedan massan av metall genom temperaturändringen av metall. Dela ditt första svar med ditt andra svar för att fastställa metallets specifika värme.