En kalorimeter är en anordning som används för att mäta mängden värme som absorberas eller frisätts under en kemisk reaktion eller fysisk process. Denna process kallas kalorimetri . Så här fungerar det:
1. Inställningen: En kalorimeter är i huvudsak en isolerad behållare som är utformad för att förhindra värmeväxling med omgivningen. Det består vanligtvis av:
* Ett reaktionsfartyg: Det är här reaktionen äger rum.
* Ett omgivande vattenbad: Reaktionskärlet är nedsänkt i en känd massa vatten, som fungerar som en kylfläns.
* En termometer: Detta mäter temperaturförändringen av vattenbadet.
* en omrörare: Detta säkerställer enhetlig temperaturfördelning inom vattenbadet.
2. Processen:
* Reaktionsinitiering: Den kemiska reaktionen initieras inom reaktionsfartyget.
* Värmeöverföring: Värmen som frigörs eller absorberas av reaktionen överförs till det omgivande vattenbadet.
* Temperaturförändring: Vattenbadens temperatur förändras på grund av värmeöverföringen.
* Mätning: Temperaturförändringen registreras av termometern.
3. Beräkna värmeöverföringen:
* Specifik värmekapacitet (C): Detta är mängden värme som krävs för att höja temperaturen på 1 gram av ett ämne med 1 graders Celsius. För vatten är det ungefär 4,184 J/g ° C.
* massa (m): Detta är massan på vattenbadet.
* Temperaturförändring (ΔT): Detta är skillnaden mellan de initiala och slutliga temperaturerna i vattenbadet.
Formeln för att beräkna den överförda värmen (Q) är:
q =m * c * Δt
till exempel:
Om 50 gram vatten i en kalorimeter upplever en temperaturökning på 2 grader Celsius, är värmen som absorberas av vattnet:
Q =50 g * 4.184 J/g ° C * 2 ° C =418,4 Joules
4. entalpiförändring (ΔH):
* Värmen som överförs (Q) är direkt relaterad till reaktionens entalpiförändring (ΔH).
* För reaktioner som frisätter värme (exotermiska reaktioner) är ΔH negativ.
* För reaktioner som absorberar värme (endotermiska reaktioner) är ΔH positiv.
typer av kalorimetrar:
* Bomb Calorimeter: Används för reaktioner som involverar förbränning.
* Kaffe-kopp kalorimeter: Enkla och billiga för allmänna kemiexperiment.
* Differentialskanningskalorimeter: Mäter värmeflödet under fysiska och kemiska förändringar.
Begränsningar:
* Kalorimetrar är inte perfekta isolatorer, så viss värmeförlust för omgivningen är oundviklig.
* Vissa reaktioner är svåra eller farliga att utföra i en kalorimeter.
Sammantaget tillhandahåller kalorimetri ett värdefullt verktyg för att studera termodynamiken för kemiska reaktioner och fysiska processer, vilket gör att forskare kan kvantifiera de inblandade energiförändringarna.
