Калориметърът може да звучи като изискано научно оборудване, но всъщност това е много просто устройство за измерване на топлината, което можете да направите у дома, като използвате две чаши за кафе. Често използван в експерименти с научни проекти, той измерва количеството топлина, участващо в химичен или физичен процес, като пренос на топлина или специфична топлина на дадено вещество.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Температурата на течността се променя, когато печели или губи енергия. Калориметърът измерва масата на течността и температурната промяна на течността, за да определи количеството енергия, спечелена или загубена от течността.
Компоненти на калориметър
Калориметърът има два съда: външен съд и вътрешен съд. Въздухът между двата съда действа като топлоизолатор, което означава, че няма (или минимален) топлообмен между това, което е вътре във вътрешния съд и външната среда. Калориметрите, използвани в научните лаборатории, имат влакнест пръстен, направен от изолационен материал, за да държат вътрешния съд в центъра на външния съд. Те включват термометър за измерване на температурата на течността във вътрешния съд и бъркалка за разбъркване на течността и разпределяне на топлината в съда. Лесно е да направите калориметър у дома с чаши от полистирол, капак, термометър и бъркалка. Калориметърът „чаша за кафе“ обаче позволява повече топлообмен със заобикалящата го среда и дава по-малко точни резултати.
Измерване на пренос на топлина
Ако екзотермична реакция (химична реакция, която отделя енергия от светлина или топлина) се случи в разтвор в калориметър, разтворът използва топлина, която повишава температурата му. Ако се случи ендотермична реакция (реакция, която абсорбира енергия от околната среда), разтворът губи топлина, което понижава температурата му. Разликата в температурата, заедно със специфичната топлина и маса на разтвора, ви позволява да определите колко топлина използва реакцията. Например, ако поставите горещо парче мед в хладно количество вода в рамките на калориметър, топлината ще потече от медта към водата. Температурата на медта ще намалее и температурата на водата ще се увеличава, докато те получат същата температура (термично равновесие). По време на процеса не печелите или губите топлина, защото калориметърът позволява целия топлообмен да се извършва между двете вещества.
Измерване на специфична топлина
Специфичната топлина е количеството енергия, необходимо за предизвикване на температурна промяна от 1 градус по Целзий на грам вещество, и то варира между веществата. Например, специфичната топлина на водата е 1,00 калории / грам Целзий. За да определите специфичната топлина на неизвестен метал, поставете нагрето парче от метала във вода във вътрешния съд на калориметъра. След като сте измерили крайната температура както на метала, така и на водата, като най-високата температура, достигната от водата, можете да определите специфичната топлина на метала. Първо умножете масата на водата по специфичната топлина на водата по температурната промяна на водата, след това умножете масата на метала по температурната промяна на метала. Разделете първия си отговор на втория си отговор, за да установите специфичната топлина на метала.