Содержание
Если вы собираетесь провести эксперимент, чтобы определить количество тепла, потерянного или полученного в результате химической реакции или какого-либо другого процесса, вы должны сделать это в контейнере. Контейнер, который является калориметром, может быть простым, как стакан из пенопласта, или таким же сложным, как взрывозащищенный контейнер, погруженный в воду. В любом случае, он будет поглощать часть тепла, поэтому важно откалибровать его перед проведением эксперимента. Калибровка дает вам число, называемое постоянной калориметра. Это количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры калориметра на 1 градус Цельсия. Как только вы знаете эту константу, вы можете использовать калориметр для измерения удельной теплоемкости других материалов.
Определение постоянной калориметра
Когда вы объединяете некоторое количество вещества с одним и тем же количеством того же вещества при другой температуре и измеряете равновесную температуру, вы должны обнаружить, что оно находится посередине между начальными температурами. Это идеализация, хотя. В действительности часть тепла поглощается калориметром.
Одним из способов калибровки калориметра является смешивание двух количеств воды в нем при разных температурах и регистрация равновесной температуры. Вода хорошо работает для этой цели, потому что она имеет простую в обращении удельную теплоемкость (Cs) 1 калория на грамм на градус Цельсия (4,186 Дж / г). Налейте в известное количество горячей воды (м1) в калориметр, содержащий известное количество холодной воды (м2) и запишите равновесную температуру смеси. Вы обнаружите, что тепло, теряемое теплой водой, больше, чем тепло, получаемое от холодной воды. Разница заключается в теплоте, поглощаемой калориметром.
Горячая вода теряет количество тепловой энергии, заданное q1 = м1СSDelta; t1и холодная вода набирает величину, равную q2 = м2СSDelta; t2, Количество, которое поглощает калориметр (q1 - д2) = (м1 СSDelta; t1 ) - (м2СSDelta; t2). Температура калориметра повышается на ту же величину, что и холодная вода, поэтому теплоемкость калориметра, которая равна константе калориметра (см), равна (q1 - д2) ÷ ∆T2 кал / г ˚C или
cc = CS (м1Delta; t1 + м2Delta; t2) ÷ ∆T2 кал / г ˚ С
Измерение удельной теплоемкости
Как только вы узнаете его теплоемкость, вы можете использовать калориметр для расчета удельной теплоемкости неизвестного вещества. Нагреть известную массу вещества (м1) до определенной температуры (Т1). Добавьте его в калориметр, в который вы уже поместили другую массу того же вещества (м2) при более низкой температуре (Т2). Подождите, пока температура не достигнет равновесия, и запишите эту равновесную температуру (TЕ).
Вы найдете удельную теплоемкость вещества, используя приведенное выше уравнение, переставленное для решения для CS.
СS = (см • ∆T2) ÷ (м1Delta; t1 + м2Delta; t2) кал / г ˚C.