Kemister och fysiker använder en teknik som kallas kalorimetri för att mäta mängden värme som avges eller absorberas under en kemisk reaktion. Kalorimetern består i allmänhet av en behållare fylld med vätska, vanligtvis vatten, en termometer för övervakning av temperaturen och en anordning för omröring av vattnet. Kalorimetern själv kan vara så enkelt som en Styrofoam kopp. Beräkningar från kalorimetri gångjärn på termodynamikens första lag, som säger att energi inte kan skapas eller förstöras. Tillämpad på kalorimetri innebär att värme som produceras under en kemisk reaktion måste överföras till kalorimetern, eller mer specifikt till vattnet inuti kalorimetern. Därför kan kemisten eller fysikern mäta värmen som absorberas av vattnet, då känner man till den mängd värme som avges av reaktionen.

TL; DR (för länge, läste inte)

Du kan beräkna värmeförstärkning med en kalorimeter genom att mäta temperaturförändringen hos en känd massa vätska så länge som värmekapaciteten hos vätska är känd.

Mäta temperaturförändringen

Beräkna temperaturförändringen, delta (T), vattnet i kalorimetern i enlighet med ekvationens delta (T) = slutlig temperatur - inledande temperatur. Om man antar att reaktionen var exoterm, dvs den släppte värmen, skulle delta (T) uppvisa ett positivt värde. Om reaktionen var endoterm, dvs absorberad värme, skulle delta (T) vara negativt. Om initialtemperaturen var 24,0 grader Celsius och slutlig temperatur var 33,4 grader Celsius, sedan delta (T) = 33,4 - 24,0 = 9,6 grader Celsius, och reaktionen var exoterm.

Hitta vattenmassan

Beräkna massan av vatten i kalorimetern. Om du följde en uppsättning instruktioner, till exempel från ett laboratorieförfarande i en lärobok, borde instruktionerna ha inkluderat ett steg där antingen en bestämd volym vatten mättes i exempelvis en graderad cylinder eller kalorimeterkoppen var vägdes på en balans före och efter att vattnet tillsattes. Om du mäter en fast volym vatten kommer massan i gram att vara lika med volymen i milliliter. Om du vägde kalorimetern före och efter tillsatsen av vatten kommer massan av vatten att vara lika med kalorimeterens massa och vatten tillsammans minus den tomma koppens massa. Om exempelvis den tomma kalorimeterkoppen vägde 4,65 g och kalorimetern plus vatten vägde 111,88 g, var massan av vatten 111,88 - 4,65 = 107,23 g.

Hitta värmeökningen

Beräkna värmen som uppnåtts av kalorimetern Q, enligt ekvationen Q = m * c * delta (T), där m representerar vattenmängden beräknad i steg 2, representerar c värmekapaciteten hos vatten, eller 4,184 joules per gram per graden Celsius, J /gC och delta (T) representerar temperaturförändringen beräknad i steg 1. Fortsatt exemplet från steg 1 och 2, Q = 107,23 g * 4,184 J /gC * 9,6 C = 4,3 * 10 ^ 3 J , eller 4,3 kJ. Detta representerar värmen absorberad av kalorimetern.