Kalorimeetrid mõõdavad keemilise reaktsiooni soojust või füüsikalist muutust, näiteks jää sulamist vedelaks veeks. Reaktsioonikuumus on oluline keemiliste reaktsioonide termodünaamika mõistmiseks ja spontaansete reaktsioonide ennustamiseks. Põhiline kalorimeeter on väga hõlpsasti konstrueeritav - vaja on vaid paari vahtpolüstüroolist kohvitassi, kaant ja termomeetrit. Enne kalorimeetri kasutamist peate selle siiski kalibreerima ja määrama selle kalorimeetri konstandi. Oma seadme kalorimeetri konstandi leidmiseks toimige järgmiselt.
Pange labori mantel, kaitseprillid ja kindad.
Koguge kohvitassi kalorimeeter, sisestades ühe vahtpolüstüroolist kohvitopsi teise ja kinnitades kaane. See võib tunduda lihtne, kuid kui see on korralikult kalibreeritud, võib see kohvitassi kalorimeeter olla reaktsioonisoojuste leidmiseks üllatavalt kasulik.
Mõõtke gradueeritud silindri abil välja umbes 50 ml külma vett. Selles etapis ei pea olema täpne.
Mõõtke tühja kohvitassi kalorimeetri kaal 0,01 grammi täpsusega (või nii lähedale kui võimalik). Nüüd lisage 50 ml külma vett, pange kaas tagasi ja kaaluge kalorimeeter uuesti üles. Tühja ja täismassi vahe on külma vee kaal. Registreerige see väärtus (täpsusega 0,01 grammi).
Klaas kaalutakse ja registreeritakse selle kaal (täpsusega 0,01 grammi). Lisage umbes 50 ml vett ja kaaluge keeduklaas uuesti. Tühja ja täismassi vahe on kuuma vee kaal. Registreerige see väärtus (täpsusega 0,01 grammi).
Kinnitage keeduklaas sõrmuse ja klambri abil nii, et see seisaks traatvõrgusilma kohal bunsen-põleti kohal. Traadist marlivõrk takistab leegi otsest kokkupuudet klaasiga. Asetage üks kahest termomeetrist keeduklaasi ja kinnitage see klambriga nii, et see oleks küll vees riputatud, kuid ei puudutaks keeduklaasi põhja.
Süüta bunsen-põleti ja kuumuta kuum vesi ettevaatlikult umbes 80 kraadini. Parem on seda aeglaselt kuumutada, mitte liiga kiiresti kuumutada ja keema panna.
Sisestage teine termomeeter kaane kaudu kalorimeetri sisse. Segage vett kalorimeetri sees neli minutit ja registreerige selle temperatuur üheminutiliste intervallidega 0,1 ° C täpsusega. Temperatuur peaks püsima enam-vähem püsiv; kui see pole nii, laske külmal veel veel vähemalt kaks minutit istuda.
Vahetult enne viiendat minutit lülitage Bunseni põleti välja, kui te pole seda veel teinud, ja registreerige kuuma vee ja külma vee temperatuur. Valage kogu kuum vesi kiiresti ja ettevaatlikult kalorimeetri sisse, seejärel pange kaas tagasi ja jätkake termomeetriga segamist.
Mõõtke ja registreerige temperatuur kalorimeetris 30-sekundiliste intervallidega, kuni kokku on möödunud viis minutit.
Avage Excel või mõni muu arvutustabeli programm. Sisestage aeg X-väärtustena ja temperatuurid y-väärtuseks ning graafige andmed. Pärast kuuma vee lisamist saate andmetest kõige paremini sobiva rea leida tabelarvutusprogrammi abil. Ärge lisage enne kuuma vee lisamist kõige paremini sobivate andmete punktid. Trendijoon peaks olema lineaarne.
Kirjutage oma graafikult üles rida, mis sobib kõige paremini. Ühendage x jaoks 5 minutit ja arvutage y (ekstrapoleeritud temperatuur 5 minuti jooksul). Nimetame seda ekstrapoleeritud temperatuuri Tf.
Lahutage Tf kuuma vee temperatuurist vahetult enne kalorimeetri lisamist. See annab teile kuuma vee temperatuuri muutuse, Th. Korrutage Th väärtusega 4.184 ja kuuma vee mass, et teada saada, kui palju energiat kuum vesi džaulides kaotas.
Lahutage Tf-st külma vee temperatuur; see annab teile Tc, külma vee temperatuuri muutuse. Korrutage külma vee massiga ja 4,184, et leida külma veega saadud energiahulk džaulides.
Lahutage külma veega saadud energia kuuma vee kaotatud energiast. See annab teile kalorimeetri abil saadud energiakoguse.
Jagage kalorimeetri abil saadud energia Tc-ga (külma vee temperatuurimuutus). See lõplik vastus on teie kalorimeetri konstant.
Asjad, mida vajate
- Kohvitassi kalorimeeter
- 2 termomeetrit
- Bunseni põleti
- Heledam
- Kuivatage 150 ml keeduklaas
- Kaal
- Astmeline silinder
- Arvutustabeliprogramm nagu Excel või OpenOffice
- Vesi
- Ringstand
- Klamber
- Traadist marlivõrk
- Kalkulaator
- Laborikittel
- Prillid
- Kindad
Näpunäited
Kalorimeetri konstant ei saa kunagi olla negatiivne - kui see on nii, siis olete teinud vea... Vigade vähendamiseks proovige teha mitu katset ja nende proovide tulemused keskmistada. Teie lõpliku keskmise määramatus on pluss / miinus 2x standardhälve.
Hoiatused
Avatud leegiga töötamisel olge ALATI äärmiselt ettevaatlik. Ärge kunagi lubage oma juukseid, riideid ega muid kergestisüttivaid materjale tule lähedale. Kustutage põleti, kui seda enam ei kasutata. Kuuma veega töötamisel olge eriti ettevaatlik; 80 kraadi C juures olev vesi võib nahale valgudes põhjustada ebameeldivaid põletusi või kõrvetusi.