熱量計を使用すると、内容物の最終温度（Tf）を使用して反応エンタルピーまたは熱容量を測定できます。 しかし、反応の反応エンタルピーと使用している材料の熱容量がわかっていて、代わりにTfがどうなるかを予測したい場合はどうでしょうか。 あなたもこれを行うことができます—そして実際、この種の問題は化学の授業のクイズでよくある質問です。
宿題/クイズの質問を読み直して、質問からどのような情報を抽出できるかを判断します。 おそらく、反応エンタルピー、熱量計定数、熱量計での反応によって形成される混合物の熱容量、および開始温度が与えられます。
完全な熱量計では、反応によって放出される熱は、熱量計によって得られる熱とその内容物によって得られる熱の合計に等しいことを忘れないでください。 さらに、熱量計とその内容物の両方が同じ最終温度--Tfに達します。 したがって、この情報を使用して次の方程式を書くことができます。 反応エンタルピー=（内容物の熱容量）x（内容物の質量）x（Ti-Tf）+（熱量計定数）x（Ti-Tf）ここで、Tiは初期温度、Tfは最終温度です。 温度。 TinitialからTfinalを減算しているのであって、その逆ではないことに注意してください。 これは、化学では、反応が熱を発する場合、反応エンタルピーが負になるためです。 必要に応じて、完了時に回答の符号を反転することを覚えている限り、代わりにTfからTiを引くことができます。
両側を（（内容物の熱容量）x（内容物の質量）+（熱量計定数））で割ると、 以下：反応エンタルピー/（（内容物の熱容量）x（内容物の質量）+（熱量計定数））= Ti- Tf
質問の一部として与えられた数値をプラグインし、それらを使用してTfを計算します。 たとえば、反応エンタルピーが-200 kJの場合、 反応は0.00418kJ /グラムケルビン、反応生成物の総質量は200グラム、熱量計定数は2 kJ / K、初期温度は25℃です。 Tf？
回答：まず、方程式を書きます：Tf = Ti-（反応エンタルピー/（（内容物の熱容量）x（内容物の質量）+（熱量計定数）））
ここで、すべての数値を接続して、次のように解きます。Tf= 25度-（-200 kJ /（0.00418 kJ / gK×200g + 2 kJ / K））Tf = 25度-（-200 kJ / 2.836 kJ / K ）Tf = 25 + 70.5 Tf = 95.5℃
参考文献
- "化学原理：洞察の探求"; Peter Atkins、et al。; 2008
- フロリダ大学化学科：熱量測定
著者について
サンディエゴを拠点とするジョン・ブレナンは、2006年から科学と環境について執筆しています。 彼の記事は「Plenty」、「San Diego Reader」、「Santa Barbara Independent」、「EastBay」に掲載されています。 毎月。」ブレナンは、カリフォルニア大学サンディエゴ校で生物学の理学士号を取得しています。