Με ένα θερμιδόμετρο, μπορείτε να μετρήσετε ενθαλπίες αντίδρασης ή θερμικές ικανότητες χρησιμοποιώντας την τελική θερμοκρασία (Tf) του περιεχομένου. Τι γίνεται όμως αν γνωρίζετε την ενθαλπία αντίδρασης της αντίδρασης σας και τις θερμικές ικανότητες των υλικών που χρησιμοποιείτε και θέλετε να προβλέψετε τι θα είναι το Tf; Μπορείτε να το κάνετε και αυτό - και στην πραγματικότητα, αυτό το είδος προβλήματος είναι μια κοινή ερώτηση σχετικά με τα κουίζ σε μαθήματα χημείας.
Διαβάστε ξανά την ερώτηση για την εργασία / κουίζ και καθορίστε ποιες πληροφορίες μπορείτε να εξαγάγετε από την ερώτηση. Θα σας δοθεί πιθανώς ενθαλπία αντίδρασης, η σταθερά θερμιδόμετρου και η θερμική ικανότητα του μίγματος που σχηματίζεται από την αντίδραση στο θερμιδόμετρο, μαζί με τις θερμοκρασίες έναρξης.
Θυμηθείτε ότι σε ένα τέλειο θερμιδόμετρο, η θερμότητα που εκπέμπεται από την αντίδραση ισούται με το άθροισμα της θερμότητας που λαμβάνεται από το θερμιδόμετρο και της θερμότητας που αποκτάται από τα περιεχόμενά της. Επιπλέον, τόσο το θερμιδόμετρο όσο και το περιεχόμενό του θα φτάσουν στην ίδια τελική θερμοκρασία - Tf. Κατά συνέπεια, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτές τις πληροφορίες για να γράψετε την ακόλουθη εξίσωση: Ενθαλπία αντίδρασης = (θερμική ικανότητα περιεχομένου) x (μάζα περιεχομένων) x (Ti - Tf) + (σταθερά θερμιδόμετρου) x (Ti - Tf) όπου Ti είναι η αρχική θερμοκρασία και Tf είναι η τελική θερμοκρασία. Παρατηρήστε ότι αφαιρείτε το Tfinal από το Tinitial και όχι το αντίστροφο. Αυτό συμβαίνει επειδή στη χημεία, οι ενθαλπίες αντίδρασης είναι αρνητικές εάν η αντίδραση εκπέμπει θερμότητα. Αν θέλετε, μπορείτε να αφαιρέσετε το Ti από το Tf, αρκεί να θυμάστε να αναποδογυρίσετε το σύμβολο στην απάντησή σας όταν τελειώσετε.
Διαιρέστε και τις δύο πλευρές με ((θερμική χωρητικότητα περιεχομένου) x (μάζα περιεχομένων) + (σταθερά θερμιδόμετρου)) για να ακόλουθη: Ενθαλπία αντίδρασης / ((θερμική χωρητικότητα περιεχομένου) x (μάζα περιεχομένων) + (σταθερά θερμιδόμετρου)) = Ti - Tf
Συνδέστε τους αριθμούς που σας δόθηκαν ως μέρος της ερώτησης και χρησιμοποιήστε τους για τον υπολογισμό του Tf. Για παράδειγμα, εάν η ενθαλπία αντίδρασης είναι -200 kJ, η θερμική ικανότητα του μίγματος σχηματίζεται από το η αντίδραση είναι 0,00418 kJ / gram Kelvin, η συνολική μάζα των προϊόντων της αντίδρασης είναι 200 γραμμάρια, η σταθερά θερμιδόμετρου είναι 2 kJ / K και η αρχική θερμοκρασία είναι 25 C, τι είναι Tf;
Απάντηση: Πρώτα, γράψτε την εξίσωση σας: Tf = Ti - (Ενθαλπία αντίδρασης / ((θερμική χωρητικότητα περιεχομένου) x (μάζα περιεχομένων) + (σταθερά θερμιδόμετρου)))
Τώρα, συνδέστε όλους τους αριθμούς σας και λύστε: Tf = 25 μοίρες - (-200 kJ / (0,00418 kJ / g K φορές 200 g + 2 kJ / K)) Tf = 25 μοίρες - (-200 kJ / 2,836 kJ / K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 βαθμούς C
βιβλιογραφικές αναφορές
- "Χημικές αρχές: Η αναζήτηση της διορατικότητας"; Peter Atkins, et αϊ.; 2008
- Τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου της Φλόριντα: Calorimetry
Σχετικά με τον Συγγραφέα
Με έδρα στο Σαν Ντιέγκο, ο Τζον Μπρέναν γράφει για την επιστήμη και το περιβάλλον από το 2006. Τα άρθρα του έχουν δημοσιευτεί στα "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" και "East Bay Μηνιαία. "Ο Μπρέναν έχει πτυχίο βιολογίας από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο.