Av Claire Gillespie
Uppdaterad 30 augusti 2022
Анатолий Тушенцов/iStock/GettyImages
En kalorimeter kan låta som en högteknologisk pryl, men det är en enkel värmemätare som kan byggas hemma med två kaffekoppar. Den används ofta i skolvetenskapliga projekt och kvantifierar energin som utbyts i kemiska eller fysiska processer, såsom värmeöverföring eller ett ämnes specifika värme.
Värme gör att en vätskas temperatur stiger eller sjunker. Genom att registrera vätskans massa och den resulterande temperaturförändringen, beräknar en kalorimeter vilken energi som uppnås eller förloras.
En grundläggande kalorimeter består av två kärl:en yttre behållare och ett kapslat inre kärl. Luften (eller skummet) mellan dem fungerar som en värmeisolator och förhindrar värmeväxling med den yttre miljön. Kalorimetrar av laboratoriekvalitet har ofta en fiberring som håller det inre kärlet centrerat, en termometer för att mäta temperaturen och en omrörare för att fördela värmen jämnt. En hemgjord "kaffekopp"-version är enklare men mindre exakt på grund av större värmeförlust till omgivningen.
När en exoterm reaktion frigör energi, stiger lösningens temperatur; en endoterm reaktion absorberar energi, vilket gör att temperaturen sjunker. Genom att mäta temperaturförskjutningen tillsammans med lösningens specifika värme och massa kan du beräkna reaktionens värmeförändring. Till exempel, att föra in en varm kopparstav i kallt vatten i en kalorimeter får värme att strömma från kopparn till vattnet tills båda når samma temperatur (termisk jämvikt). Ingen värme lämnar systemet, så all överföring sker internt.
Specifik värme är mängden energi som behövs för att höja 1g av ett ämne med 1°C. Det varierar mellan olika material – till exempel är vattnets specifika värme 1,00 cal/g·°C. För att bestämma en okänd metalls specifika värme, värm metallen och doppa den sedan i vatten inuti det inre kärlet. Registrera den slutliga jämviktstemperaturen. Beräkna värmen som absorberas av vattnet (massa×specifik värme×ΔT) och värmen som förloras av metallen (massa×ΔT). Att dividera vattnets värme med metallens ger metallens specifika värme.
