Kalorimetrom možete izmjeriti entalpije reakcija ili toplotne kapacitete pomoću konačne temperature (Tf) sadržaja. Ali što ako znate entalpiju reakcije svoje reakcije i toplinske kapacitete materijala koje koristite i želite umjesto toga predvidjeti koji će biti Tf? To možete učiniti i vi - a zapravo je ova vrsta problema često pitanje na kvizovima na satovima kemije.
Pročitajte pitanje domaće zadaće / kviza i odredite koje podatke možete izvući iz pitanja. Vjerojatno ćete dobiti reakcijsku entalpiju, konstantu kalorimetra i toplinski kapacitet smjese nastale reakcijom u kalorimetru, zajedno s početnim temperaturama.
Imajte na umu da je u savršenom kalorimetru toplina koju daje reakcija jednaka zbroju topline dobivene kalorimetrom i topline dobivene njegovim sadržajem. Štoviše, i kalorimetar i njegov sadržaj doseći će istu konačnu temperaturu - Tf. Prema tome, ove podatke možete koristiti za pisanje sljedeće jednadžbe: Entalpija reakcije = (toplinski kapacitet sadržaja) x (masa sadržaja) x (Ti - Tf) + (konstanta kalorimetra) x (Ti - Tf) gdje je Ti početna temperatura, a Tf konačna temperatura. Primijetite da Tfinal oduzimate od Tinitiala, a ne obrnuto. To je zato što su u kemiji reakcijske entalpije negativne ako reakcija odaje toplinu. Ako želite, umjesto toga možete oduzeti Ti od Tf, sve dok se sjetite okrenuti znak na svom odgovoru kada završite.
Podijelite obje strane s ((toplinski kapacitet sadržaja) x (masa sadržaja) + (kalorimetarska konstanta)) da se dobije sljedeće: Reakcijska entalpija / ((toplinski kapacitet sadržaja) x (masa sadržaja) + (konstanta kalorimetra)) = Ti - Tf
Priključite brojeve koji su vam dati u sklopu pitanja i pomoću njih izračunajte Tf. Na primjer, ako je entalpija reakcije -200 kJ, toplinski kapacitet smjese koju tvori reakcija je 0,00418 kJ / gram Kelvina, ukupna masa produkata reakcije je 200 grama, konstanta kalorimetra je 2 kJ / K, a početna temperatura je 25 C, što je Tf?
Odgovor: Prvo zapišite svoju jednadžbu: Tf = Ti - (Rentabilna entalpija / ((toplinski kapacitet sadržaja) x (masa sadržaja) + (konstanta kalorimetra)))
Sada priključite sve svoje brojeve i riješite: Tf = 25 stupnjeva - (-200 kJ / (0,00418 kJ / g K puta 200 g + 2 kJ / K)) Tf = 25 stupnjeva - (-200 kJ / 2,836 kJ / K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 stupnjeva C
Reference
- "Kemijski principi: potraga za uvidom"; Peter Atkins i suradnici; 2008
- Odjel za kemiju Sveučilišta Florida: Kalorimetrija
o autoru
John Brennan sa sjedištem u San Diegu piše o znanosti i okolišu od 2006. godine. Njegovi su se članci pojavili u "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" i "East Bay Mjesečno. "Brennan je prvostupnica biologije na Kalifornijskom sveučilištu u San Diegu.