A kaloriméter egy fantasztikus tudományos berendezésnek tűnhet, de valójában egy nagyon egyszerű hőmérő eszköz, amelyet otthon két kávéscsésze segítségével készíthet. Gyakran használják tudományos projektkísérletekben, méri a kémiai vagy fizikai folyamatban részt vevő hőmennyiséget, például a hőátadás vagy az anyag fajlagos hője.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A folyadék hőmérséklete megváltozik, ha energiát nyer vagy veszít. A kaloriméter a folyadék tömegét és a folyadék hőmérsékletének változását méri, hogy meghatározza a folyadék által megszerzett vagy elveszített energia mennyiségét.
A kaloriméter alkatrészei
A kaloriméternek két edénye van: egy külső és egy belső edény. A két edény közötti levegő hőszigetelőként működik, vagyis nincs (vagy minimális) hőcsere a belső edény belsejében és a külső környezet között. A tudományos laboratóriumokban használt kaloriméterek szigetelőanyagból készült szálgyűrűvel rendelkeznek, amely a belső edényt a külső edény közepén tartja. Ezek tartalmaznak egy hőmérőt a belső edényben lévő folyadék hőmérsékletének mérésére, és egy keverőt a folyadék keverésére és a hő elosztására az edényben. Könnyű otthon elkészíteni a kalorimétert polisztirol poharakkal, fedéllel, hőmérővel és keverővel. A "kávéscsésze" kaloriméter azonban nagyobb hőcserét tesz lehetővé a környezetével, és kevésbé pontos eredményeket produkál.
Hőátadás mérése
Ha egy kaloriméteres oldatban exoterm reakció (kémiai reakció, amely energiát bocsát ki fény vagy hő hatására) történik, az oldat hőt használ, amely megemeli annak hőmérsékletét. Ha endoterm reakció (olyan reakció vesz fel, amely energiát vesz fel a környezetéből), az oldat hőt veszít, ami csökkenti a hőmérsékletét. A hőmérséklet-különbség, az oldat fajlagos hőjével és tömegével együtt lehetővé teszi annak megállapítását, hogy a reakció mennyi hőt használ fel. Például, ha egy forró rézdarabot hűvös mennyiségű vízbe tesz egy kaloriméteren belül, akkor a hő a rézből a vízbe áramlik. A réz hőmérséklete csökken, és a víz hőmérséklete növekszik, amíg azonos hőmérsékletűek nem lesznek (hőegyensúly). A folyamat során nem szerez vagy veszít hőt, mert a kaloriméter lehetővé teszi, hogy minden hőátadás megtörténjen a két anyag között.
Fajlagos hő mérése
A fajlagos hő az az energiamennyiség, amely szükséges 1 Celsius-fokos hőmérsékletváltozás előállításához az anyag grammjára vonatkoztatva, és anyagonként változó. Például a víz fajhője 1,00 kalória / gramm Celsius fok. Az ismeretlen fém fajlagos hőjének meghatározásához tegyen egy fűtött fémdarabot vízbe a kaloriméter belső edényébe. Miután megmérte mind a fém, mind a víz végső hőmérsékletét, például a víz által elért legmagasabb hőmérsékletet, meghatározhatja a fém fajlagos hőjét. Először meg kell szorozni a víz tömegét a víz fajhőjével a víz hőmérsékletének változásával, majd a fém tömegét meg kell szorozni a fém hőmérsékletének változásával. Oszd meg az első válaszodat a második válaszoddal, hogy megállapítsd a fém sajátos hőjét.