Kalorimetrillä voit mitata reaktion entalpioita tai lämpökapasiteettia käyttämällä sisällön lopullista lämpötilaa (Tf). Mutta entä jos tiedät reaktion entalpian ja käyttämiesi materiaalien lämpökapasiteetin ja haluat ennustaa, mikä Tf sen sijaan on? Voit tehdä myös tämän - ja itse asiassa tällainen ongelma on yleinen kysymys kemian luokkien tietokilpailuissa.
Lue kotitehtävät / tietokilpailukysymys uudelleen ja määritä mitä tietoja voit purkaa kysymyksestä. Sinulle annetaan todennäköisesti reaktion entalpia, kalorimetrivakio ja reaktion muodostama seoksen lämpökapasiteetti kalorimetrissä yhdessä lähtölämpötilojen kanssa.
Muista, että täydellisessä kalorimetrissä reaktion tuottama lämpö on yhtä suuri kuin kalorimetrin ja sen sisällön tuottaman lämmön summa. Lisäksi sekä kalorimetri että sen sisältö saavuttavat saman lopullisen lämpötilan - Tf. Näin ollen voit käyttää näitä tietoja seuraavan yhtälön kirjoittamiseen: Reaktioentalpia = (sisällön lämpökapasiteetti) x (sisällön massa) x (Ti - Tf) + (kalorimetrivakio) x (Ti - Tf), jossa Ti on alkulämpötila ja Tf on lopullinen lämpötila. Huomaa, että vähennät Tfinalin Tinitialista eikä päinvastoin. Tämä johtuu siitä, että kemiassa reaktion entalpiat ovat negatiivisia, jos reaktio antaa lämpöä. Halutessasi voit vähentää Ti: n Tf: stä, kunhan muistat kääntää vastauksessasi olevan merkin, kun olet valmis.
Jaa molemmat puolet ((sisällön lämpökapasiteetti) x (sisällön massa) + (kalorimetrin vakio)), jolloin saadaan seuraava: Reaktion entalpia / ((sisällön lämpökapasiteetti) x (sisällön massa) + (kalorimetrin vakio)) = Ti - Tf
Liitä kysymykseen antamasi numerot ja käytä niitä Tf: n laskemiseen. Esimerkiksi, jos reaktion entalpia on -200 kJ, sen muodostaman seoksen lämpökapasiteetti reaktio on 0,00418 kJ / gramma Kelvin, reaktiotuotteiden kokonaismassa on 200 grammaa, kalorimetrivakio on 2 kJ / K ja alkulämpötila on 25 C, mikä on Tf?
Vastaus: Kirjoita ensin yhtälösi: Tf = Ti - (Reaktioentalpia / ((sisällön lämpökapasiteetti) x (sisällön massa) + (kalorimetrin vakio)))
Liitä nyt kaikki numerosi ja ratkaise: Tf = 25 astetta - (-200 kJ / (0,00418 kJ / g K kertaa 200 g + 2 kJ / K)) Tf = 25 astetta - (-200 kJ / 2,836 kJ / K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 ° C
Viitteet
- "Kemialliset periaatteet: oivalluksen etsintä"; Peter Atkins et ai.; 2008
- Floridan yliopiston kemian laitos: Kalorimetria
kirjailijasta
San Diegossa toimiva John Brennan on kirjoittanut tiedettä ja ympäristöä vuodesta 2006 lähtien. Hänen artikkelit ovat ilmestyneet "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" ja "East Bay Kuukausittain. "Brennanilla on biologian kandidaatti Kalifornian yliopistossa San Diegossa.