كيف يعمل جهاز قياس السعرات الحرارية؟

قد يبدو المسعر وكأنه قطعة رائعة من المعدات العلمية ، لكنه في الواقع جهاز بسيط للغاية لقياس الحرارة يمكنك صنعه في المنزل باستخدام فنجانين من القهوة. غالبًا ما يستخدم في تجارب المشاريع العلمية ، فهو يقيس كمية الحرارة المتضمنة في عملية كيميائية أو فيزيائية ، مثل نقل الحرارة أو الحرارة المحددة لمادة ما.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

تتغير درجة حرارة السائل عندما يكتسب أو يفقد الطاقة. يقيس المسعر كتلة السائل وتغير درجة حرارة السائل لتحديد كمية الطاقة المكتسبة أو المفقودة بواسطة السائل.

يحتوي المسعر على سفينتين: إناء خارجي ووعاء داخلي. يعمل الهواء بين الوعاءين كعازل للحرارة ، مما يعني عدم وجود (أو الحد الأدنى) من التبادل الحراري بين ما هو داخل الوعاء الداخلي والبيئة الخارجية. تحتوي المسعرات المستخدمة في مختبرات العلوم على حلقة ليفية مصنوعة من مادة عازلة لتثبيت الوعاء الداخلي في وسط الوعاء الخارجي. وهي تشتمل على مقياس حرارة لقياس درجة حرارة السائل في الوعاء الداخلي ومحرك لتحريك السائل وتوزيع الحرارة في جميع أنحاء الوعاء. من السهل صنع مقياس كالوريمتر في المنزل باستخدام أكواب البوليسترين ، وغطاء ، ومقياس حرارة ، ومحرك. ومع ذلك ، فإن المسعر "فنجان القهوة" يسمح بمزيد من التبادل الحراري مع ما يحيط به وينتج عنه نتائج أقل دقة.

إذا حدث تفاعل طارد للحرارة (تفاعل كيميائي يطلق الطاقة بواسطة الضوء أو الحرارة) في محلول في مقياس السعرات الحرارية ، فإن المحلول يستخدم الحرارة ، مما يرفع درجة حرارته. إذا حدث تفاعل ماص للحرارة (تفاعل يمتص الطاقة من محيطه) ، يفقد المحلول الحرارة ، مما يخفض درجة حرارته. يتيح لك الاختلاف في درجة الحرارة ، جنبًا إلى جنب مع الحرارة المحددة وكتلة المحلول ، معرفة مقدار الحرارة التي يستخدمها التفاعل. على سبيل المثال ، إذا قمت بوضع قطعة ساخنة من النحاس في كمية باردة من الماء داخل جهاز قياس السعرات الحرارية ، فسوف تتدفق الحرارة من النحاس إلى الماء. ستنخفض درجة حرارة النحاس ، وسترتفع درجة حرارة الماء حتى يكون لهما نفس درجة الحرارة (التوازن الحراري). لا تكتسب أو تفقد الحرارة أثناء العملية لأن المسعر يسمح بنقل الحرارة بالكامل بين المادتين.

الحرارة النوعية هي كمية الطاقة اللازمة لإنتاج تغير في درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية لكل جرام من المادة ، وتختلف بين المواد. على سبيل المثال ، الحرارة النوعية للماء هي 1.00 سعرة حرارية / جرام درجة مئوية. لتحديد الحرارة النوعية لمعدن غير معروف ، ضع قطعة ساخنة من المعدن في الماء في الوعاء الداخلي للمُسعر. بمجرد قياس درجة الحرارة النهائية لكل من المعدن والماء ، مثل أعلى درجة حرارة وصل إليها الماء ، يمكنك حساب الحرارة المحددة للمعدن. أولاً ، اضرب كتلة الماء في حرارة الماء المحددة في تغير درجة حرارة الماء ، ثم اضرب كتلة المعدن في تغير درجة حرارة المعدن. اقسم إجابتك الأولى على إجابتك الثانية لتحديد الحرارة النوعية للمعدن.