कैलोरीमीटर कैसे काम करता है?

एक कैलोरीमीटर विज्ञान उपकरण के एक फैंसी टुकड़े की तरह लग सकता है, लेकिन यह वास्तव में एक बहुत ही सरल गर्मी मापने वाला उपकरण है जिसे आप घर पर दो कॉफी कप का उपयोग करके बना सकते हैं। अक्सर विज्ञान परियोजना प्रयोगों में उपयोग किया जाता है, यह एक रासायनिक या भौतिक प्रक्रिया में शामिल गर्मी की मात्रा को मापता है, जैसे कि गर्मी हस्तांतरण या किसी पदार्थ की विशिष्ट गर्मी।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

तरल का तापमान तब बदलता है जब वह ऊर्जा प्राप्त करता है या खोता है। एक कैलोरीमीटर तरल द्वारा प्राप्त या खोई गई ऊर्जा की मात्रा निर्धारित करने के लिए तरल के द्रव्यमान और तरल के तापमान परिवर्तन को मापता है।

एक कैलोरीमीटर में दो बर्तन होते हैं: एक बाहरी बर्तन और एक आंतरिक बर्तन। दो जहाजों के बीच की हवा गर्मी इन्सुलेटर के रूप में कार्य करती है, जिसका अर्थ है कि आंतरिक पोत के अंदर और बाहरी वातावरण के बीच कोई (या न्यूनतम) ताप विनिमय नहीं है। विज्ञान प्रयोगशालाओं में उपयोग किए जाने वाले कैलोरीमीटर में बाहरी बर्तन के केंद्र में आंतरिक पोत को पकड़ने के लिए इन्सुलेट सामग्री से बना एक फाइबर रिंग होता है। इनमें आंतरिक बर्तन में तरल के तापमान को मापने के लिए एक थर्मामीटर और तरल को हिलाने और पूरे बर्तन में गर्मी वितरित करने के लिए एक स्टिरर शामिल है। पॉलीस्टायर्न कप, एक ढक्कन, एक थर्मामीटर और एक स्टिरर से घर पर कैलोरीमीटर बनाना आसान है। हालांकि, एक "कॉफी कप" कैलोरीमीटर अपने परिवेश के साथ अधिक गर्मी विनिमय की अनुमति देता है और कम सटीक परिणाम देता है।

यदि एक कैलोरीमीटर में एक समाधान में एक एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया (एक रासायनिक प्रतिक्रिया जो प्रकाश या गर्मी द्वारा ऊर्जा जारी करती है) होती है, तो समाधान गर्मी का उपयोग करता है, जो इसका तापमान बढ़ाता है। यदि एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया (एक प्रतिक्रिया जो अपने परिवेश से ऊर्जा को अवशोषित करती है) होती है, तो समाधान गर्मी खो देता है, जिससे इसका तापमान कम हो जाता है। तापमान में अंतर, विशिष्ट गर्मी और समाधान के द्रव्यमान के साथ, आपको यह पता लगाने की अनुमति देता है कि प्रतिक्रिया कितनी गर्मी का उपयोग करती है। उदाहरण के लिए, यदि आप एक कैलोरीमीटर के भीतर ठंडे पानी में तांबे का एक गर्म टुकड़ा रखते हैं, तो तांबे से पानी में गर्मी प्रवाहित होगी। तांबे का तापमान कम हो जाएगा, और पानी का तापमान तब तक बढ़ेगा जब तक उनका तापमान समान (थर्मल संतुलन) न हो जाए। आप प्रक्रिया के दौरान गर्मी प्राप्त या खो नहीं सकते हैं क्योंकि कैलोरीमीटर दो पदार्थों के बीच सभी गर्मी हस्तांतरण की अनुमति देता है।

विशिष्ट ऊष्मा ऊर्जा की वह मात्रा है जो पदार्थ के 1 डिग्री सेल्सियस प्रति ग्राम के तापमान परिवर्तन को उत्पन्न करने के लिए आवश्यक है, और यह पदार्थों के बीच भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, पानी की विशिष्ट ऊष्मा 1.00 कैलोरी/ग्राम डिग्री सेल्सियस है। किसी अज्ञात धातु की विशिष्ट ऊष्मा ज्ञात करने के लिए कैलोरीमीटर के भीतरी पात्र में जल में धातु का एक गर्म टुकड़ा रखें। एक बार जब आप धातु और पानी दोनों के अंतिम तापमान को माप लेते हैं, जैसे कि पानी द्वारा पहुँचा गया उच्चतम तापमान, तो आप धातु की विशिष्ट ऊष्मा का पता लगा सकते हैं। सबसे पहले, पानी के तापमान परिवर्तन से पानी की विशिष्ट गर्मी से पानी के द्रव्यमान को गुणा करें, फिर धातु के तापमान परिवर्तन से धातु के द्रव्यमान को गुणा करें। धातु की विशिष्ट ऊष्मा को स्थापित करने के लिए अपने पहले उत्तर को अपने दूसरे उत्तर से विभाजित करें।