Mit einem Kalorimeter können Sie Reaktionsenthalpien oder Wärmekapazitäten anhand der Endtemperatur (Tf) des Inhalts messen. Was aber, wenn Sie die Reaktionsenthalpie Ihrer Reaktion und die Wärmekapazitäten der verwendeten Materialien kennen und stattdessen vorhersagen möchten, was Tf sein wird? Sie können dies auch tun – und tatsächlich ist diese Art von Problem eine häufige Frage bei Quizfragen im Chemieunterricht.
Lesen Sie die Hausaufgaben/Quizfrage noch einmal und bestimmen Sie, welche Informationen Sie aus der Frage entnehmen können. Sie erhalten wahrscheinlich eine Reaktionsenthalpie, die Kalorimeterkonstante und die Wärmekapazität des durch die Reaktion im Kalorimeter gebildeten Gemisches zusammen mit den Starttemperaturen.
Denken Sie daran, dass in einem perfekten Kalorimeter die von der Reaktion abgegebene Wärme gleich der Summe der vom Kalorimeter aufgenommenen Wärme und der von seinem Inhalt aufgenommenen Wärme ist. Darüber hinaus erreichen sowohl das Kalorimeter als auch sein Inhalt dieselbe Endtemperatur – Tf. Folglich können Sie diese Informationen verwenden, um die folgende Gleichung zu schreiben: Reaktionsenthalpie = (Wärmekapazität des Inhalts) x (Masse des Inhalts) x (Ti - Tf) + (Kalorimeterkonstante) x (Ti - Tf) wobei Ti die Anfangstemperatur und Tf die Endtemperatur ist Temperatur. Beachten Sie, dass Sie Tfinal von Tinitial subtrahieren und nicht umgekehrt. Denn in der Chemie sind Reaktionsenthalpien negativ, wenn die Reaktion Wärme abgibt. Wenn Sie möchten, können Sie stattdessen Ti von Tf subtrahieren, solange Sie daran denken, das Zeichen Ihrer Antwort umzudrehen, wenn Sie fertig sind.
Teilen Sie beide Seiten durch ( (Wärmekapazität des Inhalts) x (Masse des Inhalts) + (Kalorimeterkonstante)), um die folgendes: Reaktionsenthalpie / ( (Wärmekapazität des Inhalts) x (Masse des Inhalts) + (Kalorimeterkonstante) ) = Ti - Tf
Setze die Zahlen ein, die du als Teil der Frage angegeben hast, und verwende sie, um Tf zu berechnen. Beträgt die Reaktionsenthalpie beispielsweise -200 kJ, ist die Wärmekapazität des Gemisches aus dem Reaktion beträgt 0,00418 kJ/Gramm Kelvin, die Gesamtmasse der Reaktionsprodukte beträgt 200 Gramm, die Kalorimeterkonstante beträgt 2 kJ / K und die Anfangstemperatur beträgt 25 C, was ist Tf?
Antwort: Schreiben Sie zuerst Ihre Gleichung auf: Tf = Ti - ( Reaktionsenthalpie / ( (Wärmekapazität des Inhalts) x (Masse des Inhalts) + (Kalorimeterkonstante) ) )
Fügen Sie nun alle Ihre Zahlen ein und lösen Sie: Tf = 25 Grad - (-200 kJ / (0,00418 kJ/g K mal 200 g + 2 kJ/K) ) Tf = 25 Grad - (-200 kJ / 2,836 kJ/K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 Grad C
Verweise
- "Chemische Prinzipien: Die Suche nach Einsicht"; Peter Atkins et al.; 2008
- University of Florida Department of Chemistry: Kalorimetrie
Über den Autor
John Brennan hat seinen Sitz in San Diego und schreibt seit 2006 über Wissenschaft und Umwelt. Seine Artikel sind in "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" und "East Bay. erschienen Monatlich." Brennan hat einen Bachelor of Science in Biologie von der University of California, San Diego.