Kalorimetre måler varmen fra en kemisk reaktion eller en fysisk ændring som is, der smelter til flydende vand. Reaktionsvarmen er vigtig for at forstå termodynamikken i kemiske reaktioner og forudsige, hvilke slags reaktioner der vil finde sted spontant. Et grundlæggende kalorimeter er meget let at konstruere - alt hvad du behøver er et par isopor-kaffekopper, et låg og et termometer. Før du bruger dit kalorimeter, skal du kalibrere det og bestemme dets kalorimeter konstant. Følg trinene beskrevet nedenfor for at finde kalorimeterkonstanten til din enhed.
Tag laboratoriefrakke, beskyttelsesbriller og handsker på.
Saml kalorimeteret til kaffekoppen ved at indsætte en isoporisk kaffekop i den anden og fastgøre låget. Det kan synes simpelt, men hvis det er korrekt kalibreret, kan dette kaffekop-kalorimeter være overraskende nyttigt til at finde reaktionsvarmer.
Mål ca. 50 ml koldt vand ud ved hjælp af den graduerede cylinder. Der er ingen grund til at være nøjagtig på dette tidspunkt.
Mål vægten af din tomme kaffekop-kalorimeter til nærmeste 0,01 gram (eller så tæt som du kan komme). Tilsæt nu 50 ml koldt vand, udskift låget og afvej kalorimeteret igen. Forskellen mellem tom og fuld vægt er vægten af det kolde vand. Registrer denne værdi (til nærmeste 0,01 gram).
Vej bægerglasset, og registrer dets vægt (til nærmeste 0,01 gram). Tilsæt ca. 50 ml vand, og vej bægerglasset igen. Forskellen mellem tom og fuld vægt er vægten af varmt vand. Registrer denne værdi (til nærmeste 0,01 gram).
Brug ringstativet og klemmen til at fastgøre bægerglasset, så det står oven på trådgasnet over bunsenbrænderen. Wirenettet forhindrer flammen i at komme i direkte kontakt med glasset. Anbring et af de to termometre i bægerglasset, og fastgør det ved hjælp af en klemme, så det er ophængt i vandet, men ikke berører bunden af bægeret.
Tænd bunsenbrænderen og varm det varme vand forsigtigt op til ca. 80 grader C. Det er bedre at opvarme det langsomt i stedet for at opvarme det for hurtigt og bringe det i kog.
Indsæt det andet termometer i kalorimeteret gennem låget. Rør vandet inde i kalorimeteret i fire minutter, og registrer dets temperatur med et minuts mellemrum til de nærmeste 0,1 grader C. Temperaturen skal forblive mere eller mindre konstant; hvis det ikke er tilfældet, skal du lade det kolde vand sidde i mindst to minutter mere.
Lige inden det femte minut skal du slukke for Bunsen-brænderen, hvis du ikke allerede har gjort det, og registrere temperaturen på det varme vand og det kolde vand. Hæld alt det varme vand hurtigt og forsigtigt i kalorimeteret, sæt derefter låget på igen, og genoptag omrøringen med termometeret.
Mål og registrer temperaturen i kalorimeteret med intervaller på 30 sekunder, indtil der er gået i alt fem minutter.
Åbn Excel eller et andet regnearkprogram. Indtast klokkeslættet som X-værdier og temperaturer som y-værdier, og graf dine data. Brug regnearkprogrammet til at finde en linje, der passer bedst til dataene efter tilsætning af varmt vand. Medtag ikke datapunkterne fra før du tilsætter varmt vand i din linje med den bedste pasform. Trendlinjen skal være lineær.
Skriv linjen med den bedste pasform fra din graf. Sæt 5 minutter i x og beregn y (den ekstrapolerede temperatur på 5 minutter). Vi kalder denne ekstrapolerede temperatur Tf.
Træk Tf fra temperaturen på det varme vand lige før du tilføjede det til kalorimeteret. Dette vil give dig ændringen i temperaturen på det varme vand, Th. Multiplicer Th med 4.184 og massen af det varme vand for at finde ud af, hvor meget energi varmt vand mistede i joule.
Træk temperaturen på det kolde vand fra Tf; dette vil give dig Tc, temperaturændringen i det kolde vand. Multiplicer med massen af det kolde vand og 4.184 for at finde den mængde energi, som det kolde vand vinder i joule.
Træk den energi, der er opnået med koldt vand, fra den energi, som det varme vand taber. Dette giver dig den mængde energi, der opnås med kalorimeteret.
Opdel den energi, som kalorimeteret har fået, med Tc (temperaturændringen i det kolde vand). Dette endelige svar er din kalorimeterkonstant.
Ting, du har brug for
- Kaffekop kalorimeter
- 2 termometre
- bunsen brænder
- Lettere
- Tør 150 ml bægerglas
- vægt
- Gradueret cylinder
- Regnearkprogram som Excel eller OpenOffice
- Vand
- Ringstand
- Klemme
- Wire gaze mesh
- Lommeregner
- Kittel
- Beskyttelsesbriller
- Handsker
Tips
Kalorimeterkonstanten kan aldrig være negativ - hvis det er tilfældet, har du lavet en fejl... Prøv at udføre flere forsøg og beregne resultaterne af disse forsøg for at reducere din fejl. Usikkerheden i dit endelige gennemsnit vil være plus / minus 2x standardafvigelsen.
Advarsler
Vær ALTID yderst forsigtig, når du arbejder med åben ild. Lad aldrig dit hår, tøj eller brandfarlige materialer komme tæt på ilden. Sluk brænderen, når den ikke længere er i brug. Vær yderst forsigtig, når du arbejder med varmt vand; vand ved 80 grader C kan forårsage ubehagelige forbrændinger eller skoldninger, hvis du spilder det på din hud.