Kalorimetri saattaa kuulostaa hienolta tieteelliseltä laitteelta, mutta se on itse asiassa hyvin yksinkertainen lämmönmittauslaite, jonka voit tehdä kotona kahdella kahvikupilla. Se käytetään usein tiedeprojektikokeissa ja se mittaa kemialliseen tai fysikaaliseen prosessiin, kuten lämmönsiirtoon tai aineen spesifiseen lämpöön liittyvän lämmön määrää.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Nesteen lämpötila muuttuu, kun se saa tai menettää energiaa. Kalorimetri mittaa nesteen massan ja lämpötilan muutoksen nesteen saaman tai menettämän energiamäärän määrittämiseksi.
Kalorimetrin komponentit
Kalorimetrissä on kaksi astiaa: ulompi astia ja sisempi astia. Kahden astian välinen ilma toimii lämmöneristeenä, mikä tarkoittaa, että sisäastian sisällä olevan ja ulkoisen ympäristön välillä ei ole (tai minimaalista) lämmönvaihtoa. Tiedelaboratorioissa käytetyissä kalorimetreissä on eristysmateriaalista valmistettu kuiturengas pitämään sisäinen astia ulomman astian keskellä. Ne sisältävät lämpömittarin sisäastian nesteen lämpötilan mittaamiseksi ja sekoittimen nesteen sekoittamiseksi ja lämmön jakamiseksi koko astiaan. Kalorimetrin valmistaminen kotona on helppoa polystyreenikupilla, kannella, lämpömittarilla ja sekoittimella. "Kahvikupin" kalorimetri antaa kuitenkin enemmän lämmönvaihtoa ympäristöönsä ja tuottaa vähemmän tarkkoja tuloksia.
Lämmönsiirron mittaus
Jos kalorimetrin liuoksessa tapahtuu eksoterminen reaktio (kemiallinen reaktio, joka vapauttaa energiaa valon tai lämmön avulla), liuos käyttää lämpöä, joka nostaa sen lämpötilaa. Jos tapahtuu endoterminen reaktio (reaktio, joka absorboi energiaa ympäristöstä), liuos menettää lämpöä, mikä alentaa sen lämpötilaa. Lämpötilaero yhdessä liuoksen ominaislämmön ja massan kanssa antaa sinun selvittää, kuinka paljon lämpöä reaktio käyttää. Jos esimerkiksi laitat kuuman kuparikappaleen viileään määrään vettä kalorimetrissä, lämpö virtaa kuparista veteen. Kuparin lämpötila laskee, ja veden lämpötila nousee, kunnes niillä on sama lämpötila (terminen tasapaino). Et saa tai menetä lämpöä prosessin aikana, koska kalorimetri sallii kaiken lämmönsiirron kahden aineen välillä.
Ominaislämmön mittaus
Ominaislämpö on energiamäärä, joka tarvitaan yhden celsiusasteen lämpötilan muutoksen aikaansaamiseksi ainetta kohti, ja se vaihtelee aineiden välillä. Esimerkiksi veden ominaislämpö on 1,00 kaloria / gramma celsiusastetta. Määritä tuntemattoman metallin ominaislämpö asettamalla kuumennettu metallipala veteen kalorimetrin sisäastiaan. Kun olet mitannut sekä metallin että veden lopullisen lämpötilan, kuten veden korkeimman lämpötilan, voit selvittää metallin ominaislämmön. Kerro ensin veden massa veden ominaislämmöllä veden lämpötilan muutoksella ja kerro sitten metallin massa metallin lämpötilan muutoksella. Jaa ensimmäinen vastauksesi toisella vastauksellasi saadaksesi selville metallin ominaislämmön.