Kalorimetr může znít jako luxusní vědecké vybavení, ale ve skutečnosti je to velmi jednoduché zařízení na měření tepla, které si můžete doma vyrobit pomocí dvou šálků kávy. Často se používá v experimentech vědeckých projektů a měří množství tepla zapojeného do chemického nebo fyzikálního procesu, jako je přenos tepla nebo specifické teplo látky.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Teplota kapaliny se mění, když získává nebo ztrácí energii. Kalorimetr měří hmotnost kapaliny a změnu teploty kapaliny, aby určil množství energie získané nebo ztracené kapalinou.
Součásti kalorimetru
Kalorimetr má dvě nádoby: vnější nádobu a vnitřní nádobu. Vzduch mezi oběma nádobami funguje jako tepelný izolátor, což znamená, že nedochází k žádné (nebo minimální) výměně tepla mezi tím, co je uvnitř vnitřní nádoby, a vnějším prostředím. Kalorimetry používané ve vědeckých laboratořích mají prsten z vláken vyrobený z izolačního materiálu, který drží vnitřní nádobu ve středu vnější nádoby. Zahrnují teploměr pro měření teploty kapaliny ve vnitřní nádobě a míchadlo pro míchání kapaliny a distribuci tepla po celé nádobě. Je snadné si doma vyrobit kalorimetr s polystyrénovými kelímky, krytem, teploměrem a míchadlem. Kalorimetr „šálek kávy“ však umožňuje větší výměnu tepla s okolím a poskytuje méně přesné výsledky.
Měření přenosu tepla
Pokud v roztoku v kalorimetru proběhne exotermická reakce (chemická reakce, při které se uvolňuje energie světlem nebo teplem), použije roztok teplo, které zvyšuje jeho teplotu. Pokud dojde k endotermické reakci (reakci, která absorbuje energii ze svého okolí), ztrácí roztok teplo, které snižuje jeho teplotu. Rozdíl v teplotě spolu se specifickým teplem a hmotou roztoku vám umožní zjistit, kolik tepla využívá reakce. Pokud například umístíte horký kus mědi do chladného množství vody v kalorimetru, teplo bude proudit z mědi do vody. Teplota mědi se sníží a teplota vody se zvýší, dokud nebude mít stejnou teplotu (tepelná rovnováha). Během procesu nezískáváte ani neztrácíte teplo, protože kalorimetr umožňuje veškerý přenos tepla mezi těmito dvěma látkami.
Měření měrného tepla
Specifické teplo je množství energie potřebné k vytvoření změny teploty o 1 stupeň Celsia na gram látky a mezi látkami se liší. Například měrné teplo vody je 1,00 kalorií / gram stupňů Celsia. Chcete-li určit měrné teplo neznámého kovu, vložte zahřátý kus kovu do vody do vnitřní nádoby kalorimetru. Jakmile změříte konečnou teplotu kovu i vody, například nejvyšší teplotu dosaženou vodou, můžete vypočítat měrné teplo kovu. Nejprve vynásobte hmotnost vody měrným teplem vody změnou teploty vody, poté vynásobte hmotnost kovu změnou teploty kovu. Rozdělte svou první odpověď druhou odpovědí, abyste zjistili specifické teplo kovu.