Калориметрите измерват топлината на химическа реакция или физическа промяна като топене на лед до течна вода. Топлината на реакцията е важна за разбирането на термодинамиката на химичните реакции и за предвиждането на това какви реакции ще протичат спонтанно. Основният калориметър е много лесен за изграждане - всичко, от което се нуждаете, е няколко чаши кафе от стиропор, капак и термометър. Преди да използвате вашия калориметър, обаче, трябва да го калибрирате и да определите неговата калориметрова константа. За да намерите константата на калориметъра за вашето устройство, следвайте стъпките, описани по-долу.
Облечете лабораторно палто, очила и ръкавици.
Сглобете калориметъра за чаша за кафе, като поставите едната чаша от стиропор в другата и прикрепите капака. Може да изглежда просто, но ако е правилно калибриран, този калориметър за чаша кафе може да бъде изненадващо полезен за намиране на топлина на реакция.
Измерете приблизително 50 mL студена вода с помощта на градуиран цилиндър. На този етап няма нужда да бъдем точни.
Измерете теглото на вашия празен калориметър за чаша кафе с точност до 0,01 грама (или колкото можете по-близо). Сега добавете 50 мл студена вода, сменете капака и претеглете калориметъра. Разликата между празното и пълното тегло е теглото на студената вода. Запишете тази стойност (с точност до 0,01 грама).
Претеглете чашата и запишете нейното тегло (с точност до 0,01 грама). Добавете приблизително 50 ml вода и претеглете бехеровата чаша. Разликата между празното и пълното тегло е теглото на горещата вода. Запишете тази стойност (с точност до 0,01 грама).
Използвайки стойката на пръстена и скобата, закрепете бехеровата чаша, така че да стои на върха на телената марлева мрежа над горелката на бунзен. Мрежестата телена марля предотвратява директния контакт на пламъка със стъклото. Поставете един от двата термометра в бехеровата чаша и я закрепете с помощта на скоба, така че да е окачена във водата, но да не докосва дъното на бехеровата чаша.
Запалете бунзеновата горелка и внимателно загрейте горещата вода до около 80 градуса С. По-добре е да го затопляте бавно, вместо да го нагрявате твърде бързо и да го кипнете.
Поставете втория термометър в калориметъра през капака. Разбърквайте водата в калориметъра в продължение на четири минути и записвайте нейната температура на интервали от една минута с точност до 0,1 градуса С. Температурата трябва да остане повече или по-малко постоянна; ако не е, оставете студената вода да престои поне още две минути.
Малко преди петата минута изключете горелката на Бунзен, ако още не сте го направили, и запишете температурата на горещата и студената вода. Бързо и внимателно изсипете цялата гореща вода в калориметъра, след това сменете капака и продължете да бъркате с термометъра.
Измерете и запишете температурата в калориметъра на интервали от 30 секунди, докато изминат общо пет минути.
Отворете Excel или друга програма за електронни таблици. Въведете времето като X-стойности и температурите като y-стойности и нанесете графично вашите данни. Използвайте програмата за електронни таблици, за да намерите линия, най-подходяща за данните след добавяне на топла вода. Не включвайте точките за данни от преди добавянето на топла вода във вашата линия, която е най-подходяща. Линията на тренда трябва да бъде линейна.
Запишете реда, който най-добре пасва от вашата графика. Включете 5 минути за x и изчислете y (екстраполираната температура на 5 минути). Ще наречем тази екстраполирана температура Tf.
Извадете Tf от температурата на горещата вода точно преди да я добавите към калориметъра. Това ще ви даде промяната в температурата на горещата вода, Th. Умножете Th по 4.184 и масата на горещата вода, за да разберете колко енергия е загубила горещата вода в джаули.
Извадете температурата на студената вода от Tf; това ще ви даде Tc, температурната промяна на студената вода. Умножете по масата на студената вода и 4.184, за да намерите количеството енергия, получена от студената вода в джаули.
Извадете енергията, получена от студената вода, от енергията, загубена от горещата вода. Това ще ви даде количеството енергия, получена от калориметъра.
Разделете енергията, получена от калориметъра, на Tc (температурната промяна на студената вода). Този окончателен отговор е вашата калориметрова константа.
Неща, от които ще се нуждаете
- Калориметър за чаша за кафе
- 2 термометра
- Горелка на Бунзен
- Запалка
- Изсушете 150 ml бехерова чаша
- Мащаб
- Градуиран цилиндър
- Програма за електронни таблици като Excel или OpenOffice
- Вода
- Пръстен
- Скоба
- Мрежа от телена марля
- Калкулатор
- Престилка
- Очила
- Ръкавици
Съвети
Константата на калориметъра никога не може да бъде отрицателна - ако е така, сте направили грешка... Опитайте да извършите множество опити и да усредните резултатите от тези опити, за да намалите грешката си. Несигурността във вашата крайна средна стойност ще бъде плюс / минус 2x стандартното отклонение.
Предупреждения
ВИНАГИ бъдете изключително внимателни, когато работите с открит пламък. Никога не позволявайте на косата, дрехите или запалимите материали да се доближават до огъня. Изгасете горелката, когато вече не се използва. Бъдете изключително внимателни при работа с гореща вода; вода при 80 градуса С може да причини неприятни изгаряния или попарвания, ако я разлеете върху кожата си.