Pomocí kalorimetru můžete měřit reakční entalpie nebo tepelné kapacity pomocí konečné teploty (Tf) obsahu. Ale co když znáte entalpii reakce vaší reakce a tepelné kapacity materiálů, které používáte, a chcete místo toho předpovědět, jaký bude Tf? Můžete to udělat také - a ve skutečnosti je tento druh problému běžnou otázkou kvízů na hodinách chemie.
Znovu si přečtěte domácí úkol / kvíz a určete, jaké informace můžete z otázky získat. Pravděpodobně dostanete reakční entalpii, kalorimetrickou konstantu a tepelnou kapacitu směsi vytvořené reakcí v kalorimetru, spolu s počátečními teplotami.
Pamatujte, že v dokonalém kalorimetru se teplo vydávané reakcí rovná součtu tepla získaného kalorimetrem a tepla získaného jeho obsahem. Kalorimetr i jeho obsah navíc dosáhnou stejné konečné teploty - Tf. V důsledku toho můžete tyto informace použít k napsání následující rovnice: Entalpie reakce = (tepelná kapacita obsahu) x (hmotnost obsahu) x (Ti - Tf) + (konstanta kalorimetru) x (Ti - Tf), kde Ti je počáteční teplota a Tf je konečná teplota. Všimněte si, že odečítáte Tfinal od Tinitial, a ne naopak. Je to proto, že v chemii jsou reakční entalpie negativní, pokud reakce vydává teplo. Pokud chcete, můžete místo toho odečíst Ti od Tf, pokud si pamatujete, že po dokončení překlopíte znaménko na vaší odpovědi.
Vydělte obě strany ((tepelná kapacita obsahu) x (hmotnost obsahu) + (konstanta kalorimetru)), čímž se získá následující: Reakční entalpie / ((tepelná kapacita obsahu) x (hmotnost obsahu) + (konstanta kalorimetru)) = Ti - Tf
Připojte čísla, která jste uvedli jako součást otázky, a použijte je k výpočtu Tf. Například, pokud je reakční entalpie -200 kJ, tepelná kapacita směsi tvořená reakce je 0,00418 kJ / gram Kelvina, celková hmotnost produktů reakce je 200 gramů, kalorimetrická konstanta 2 kJ / K a počáteční teplota je 25 ° C, Tf?
Odpověď: Nejprve napište rovnici: Tf = Ti - (reakční entalpie / ((tepelná kapacita obsahu) x (hmotnost obsahu) + (kalorimetrická konstanta)))
Nyní připojte všechna svá čísla a vyřešte: Tf = 25 stupňů - (-200 kJ / (0,00418 kJ / g K krát 200 g + 2 kJ / K)) Tf = 25 stupňů - (-200 kJ / 2,836 kJ / K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 stupňů C
Reference
- „Chemické principy: Hledání poznatků“; Peter Atkins a kol.; 2008
- University of Florida Department of Chemistry: Kalorimetry
o autorovi
John Brennan se sídlem v San Diegu píše od roku 2006 o vědě a životním prostředí. Jeho články se objevily v publikacích „Plenty“, „San Diego Reader“, „Santa Barbara Independent“ a „East Bay Brennanová je držitelkou bakalářského titulu v biologii na Kalifornské univerzitě v San Diegu.