Съдържание
Ако ще проведете експеримент, за да определите количеството топлина, загубена или получена при химическа реакция или някакъв друг процес, трябва да го направите в контейнер. Контейнерът, който е калориметър, може да бъде обикновен като чаша от стиропор или толкова сложен като взривобезопасен контейнер, потопен във вода. Така или иначе, той ще абсорбира част от топлината, така че е важно да го калибрирате, преди да проведете експеримента си. Калибрирането ви дава число, наречено константа на калориметъра. Неговото количество топлинна енергия, необходимо за повишаване на температурата на калориметъра с 1 градус по Целзий. След като знаете тази константа, можете да използвате калориметъра за измерване на специфичната топлина на други материали.
Определяне на калориметровата константа
Когато комбинирате количество от вещество с едно и също количество от същото вещество при различна температура и измервате равновесната температура, трябва да откриете, че то е на средата между началните температури. Това е идеализация. В действителност част от топлината се абсорбира от калориметъра.
Един от начините за калибриране на калориметър е чрез смесване на две количества вода в него при различни температури и записване на равновесната температура. Водата работи добре за тази цел, тъй като има лесна за обработка специфична топлина (Cс) от 1 калория на грам на градус по Целзий (4.186 Joules / g ˚C). Налейте известно количество гореща вода (m1) в калориметър, съдържащ известно количество студена вода (m2) и запишете равновесната температура на сместа. Ще намерите топлината, загубена от топлата вода, е повече от топлината, спечелена от студената вода. Разликата е топлината, погълната от калориметъра.
Топлата вода губи количество топлинна енергия, дадено от q1 = m1° ССATi,1, а студената вода получава количество, равно на q2 = m2° ССATi,2, Количеството, което калориметърът абсорбира е (q1 - q2) = (m1 ° ССATi,1 ) - (m)2° ССATi,2). Температурата на калориметъра се повишава със същото количество като студената вода, така че топлинният капацитет на калориметъра, който е същият като калориметровата константа (cc), е (q1 - q2) ÷ ∆T2 cal / g ˚C или
сс = СС (т1ATi,1 + m2ATi,2) ÷ ∆T2 cal / g ˚C
Измерване на специфична топлина
След като знаете неговата топлинна мощност, можете да използвате калориметър, за да изчислите специфичната топлина на непознато вещество. Загрейте известна маса на веществото (m1) до определена температура (T1). Добавете го към калориметъра, в който вече сте поставили друга маса от същото вещество (m2) при по-хладна температура (T2). Изчакайте температурата да достигне равновесие и запишете тази равновесна температура (TE).
Откривате специфичната топлина на веществото, като използвате горното уравнение, пренаредено за решаване за CС.
° СС = (cc • ∆T2) ÷ (m1ATi,1 + m2ATi,2) cal / g ˚C.