Et kalorimeter lyder måske som et smukt videnskabeligt udstyr, men det er faktisk en meget enkel varmemåleenhed, som du kan lave derhjemme ved hjælp af to kaffekopper. Ofte brugt i videnskabelige projekteksperimenter, det måler mængden af varme, der er involveret i en kemisk eller fysisk proces, såsom varmeoverførsel eller specifik varme af et stof.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Væskens temperatur ændres, når den vinder eller mister energi. Et kalorimeter måler væskemassen og væskens temperaturændring for at bestemme mængden af energi, der er opnået eller mistet af væsken.
Komponenter i et kalorimeter
Et kalorimeter har to fartøjer: et ydre fartøj og et indre fartøj. Luften mellem de to skibe fungerer som en varmeisolator, hvilket betyder, at der ikke er nogen (eller minimal) varmeudveksling mellem det, der er inde i det indre fartøj og det udvendige miljø. Kalorimetre, der anvendes i videnskabslaboratorier, har en fiberring lavet af isolerende materiale til at holde det indre kar i midten af det ydre kar. De inkluderer et termometer til måling af væsketemperaturen i den indre beholder og en omrører til omrøring af væsken og fordeling af varme gennem hele beholderen. Det er nemt at lave et kalorimeter derhjemme med polystyrenkopper, et låg, et termometer og en omrører. Imidlertid tillader et "kaffekop" kalorimeter mere varmeudveksling med omgivelserne og giver mindre nøjagtige resultater.
Måling af varmeoverførsel
Hvis en eksoterm reaktion (en kemisk reaktion, der frigiver energi ved lys eller varme) sker i en opløsning i et kalorimeter, bruger opløsningen varme, hvilket hæver temperaturen. Hvis der sker en endoterm reaktion (en reaktion, der absorberer energi fra omgivelserne), mister opløsningen varme, hvilket sænker temperaturen. Forskellen i temperatur sammen med den specifikke varme og masse af opløsningen giver dig mulighed for at finde ud af, hvor meget varme reaktionen bruger. Hvis du f.eks. Placerer et varmt stykke kobber i en kølig mængde vand inden for et kalorimeter, strømmer varmen fra kobberet til vandet. Kobberets temperatur vil falde, og vandets temperatur vil stige, indtil de har den samme temperatur (termisk ligevægt). Du vinder eller taber ikke varme under processen, fordi kalorimeteret tillader al varmeoverførsel mellem de to stoffer.
Måling af specifik varme
Specifik varme er den mængde energi, der er nødvendig for at producere en temperaturændring på 1 grad Celsius pr. Gram stof, og det varierer mellem stoffer. For eksempel er den specifikke vandvarme 1,00 kalorie / gram grader Celsius. For at bestemme den specifikke varme af et ukendt metal skal du placere et opvarmet stykke af metallet i vand i den indre beholder af kalorimeteret. Når du har målt den endelige temperatur for både metallet og vandet, såsom den højeste temperatur, som vandet har nået, kan du beregne metalets specifikke varme. Først multipliceres vandmassen med den specifikke vandvarme med vandets temperaturændring, derefter ganges massen af metal med temperaturændringen af metal. Del dit første svar med dit andet svar for at fastslå metalets specifikke varme.