Kalorimeeter võib tunduda uhke teadusseade, kuid tegelikult on see väga lihtne soojuse mõõtmise seade, mida saate kodus valmistada kahe kohvitassi abil. Sageli kasutatakse teadusprojektide katsetes, see mõõdab keemilises või füüsikalises protsessis osalevat soojushulka, näiteks aine soojusülekannet või erisoojust.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Vedeliku temperatuur muutub energia saamisel või kaotamisel. Kalorimeeter mõõdab vedeliku massi ja temperatuuri muutust, et määrata vedeliku poolt saadud või kaotatud energia kogus.
Kalorimeetri komponendid
Kalorimeetril on kaks anumat: välimine ja sisemine anum. Kahe anuma vaheline õhk toimib soojusisolaatorina, see tähendab, et sisemise anuma sees oleva ja väliskeskkonna vahel puudub (või minimaalne) soojusvahetus. Teaduslaborites kasutatavatel kalorimeetritel on isoleermaterjalist valmistatud kiudrõngas, mis hoiab sisemist anumat välise anuma keskel. Nende hulka kuulub termomeeter vedeliku temperatuuri mõõtmiseks sisemises anumas ja segaja vedeliku segamiseks ja soojuse jaotamiseks kogu anumas. Polüsteroolist tasside, katte, termomeetri ja segistiga on kodus lihtne kalorimeetrit teha. Kuid "kohvitassi" kalorimeeter võimaldab rohkem soojusvahetust ümbrusega ja annab vähem täpseid tulemusi.
Soojusülekande mõõtmine
Kui kalorimeetri lahuses toimub eksotermiline reaktsioon (keemiline reaktsioon, mis vabastab energiat valguse või kuumuse mõjul), kasutab lahus soojust, mis tõstab selle temperatuuri. Kui toimub endotermiline reaktsioon (reaktsioon, mis neelab ümbritsevast energiast), kaotab lahus soojuse, mis alandab selle temperatuuri. Temperatuuri erinevus koos lahuse erisoojuse ja massiga võimaldab teil välja selgitada, kui palju soojust reaktsioon kasutab. Näiteks kui asetate kuuma vasetüki kalorimeetri jahedasse vette, voolab kuumus vasest vette. Vase temperatuur langeb ja vee temperatuur tõuseb, kuni neil on sama temperatuur (termiline tasakaal). Te ei võta ega kaota protsessi käigus soojust, kuna kalorimeeter võimaldab kogu aineülekannet kahe aine vahel toimuda.
Spetsiifilise soojuse mõõtmine
Spetsiifiline soojus on energiahulk, mis on vajalik temperatuuri muutuse tekitamiseks 1 kraadi Celsiuse kohta aine grammi kohta ja see varieerub ainete kaupa. Näiteks on vee erisoojus 1,00 kalorit / gramm Celsiuse kraadi. Tundmatu metalli erisoojuse määramiseks asetage kuumutatud metallitükk vette kalorimeetri sisemisse anumasse. Kui olete mõõtnud nii metalli kui ka vee lõpliku temperatuuri, näiteks vee poolt saavutatud kõrgeima temperatuuri, saate välja töötada metalli erisoojuse. Esiteks korrutatakse vee mass vee erisoojusega vee temperatuuri muutusega, seejärel korrutatakse metalli mass metalli temperatuurimuutusega. Metalli erisoojuse kindlakstegemiseks jagage esimene vastus teisega.