როგორ მუშაობს კალორიმეტრი?

კალორიმეტრი შეიძლება ჟღერდეს როგორც სამეცნიერო ტექნიკის ლამაზი ნაწილი, მაგრამ სინამდვილეში ეს არის ძალიან მარტივი სითბოს საზომი მოწყობილობა, რომლის დამზადება შეგიძლიათ სახლში ორი ყავის ფინჯნის გამოყენებით. იგი ხშირად გამოიყენება სამეცნიერო პროექტების ექსპერიმენტებში, ის ზომავს სითბოს რაოდენობას ქიმიურ ან ფიზიკურ პროცესში, როგორიცაა სითბოს გადაცემა ან ნივთიერების სპეციფიკური სითბო.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

სითხის ტემპერატურა იცვლება ენერგიის მიღების ან დაკარგვის დროს. კალორიმეტრი ზომავს სითხის მასას და სითხის ტემპერატურის ცვლილებას სითხის მიერ მიღებული ან დაკარგული ენერგიის რაოდენობის დასადგენად.

კალორიმეტრს აქვს ორი ჭურჭელი: გარეთა და შიდა ჭურჭელი. ორ ჭურჭელს შორის ჰაერი მოქმედებს როგორც სითბოს იზოლატორი, ანუ არ არსებობს (ან მინიმალური) სითბოს გაცვლა შიგნით არსებულ ჭურჭელსა და გარე გარემოს შორის. კალორიმეტრს, რომელსაც სამეცნიერო ლაბორატორიებში იყენებენ, აქვს ბოჭკოვანი რგოლი საიზოლაციო მასალისგან, რომლითაც შიდა ჭურჭელი გარე ჭურჭლის ცენტრშია. მათში შედის თერმომეტრი სითხის ტემპერატურის გასაზომად შიდა ჭურჭელში და შემრევი სითხის აღვივებს და სითბოს განაწილებაზე მთელ ჭურჭელში. ადვილია სახლში კალორიმეტრის გაკეთება პოლისტირონის ჭიქებით, საფარით, თერმომეტრით და შემრევით. ამასთან, "ყავის ფინჯანი" კალორიმეტრი იძლევა მეტ სითბოს გაცვლას მის გარშემო და ნაკლებად ზუსტ შედეგებს იძლევა.

თუ ეგზოთერმული რეაქცია (ქიმიური რეაქცია, რომელიც ენერგიას გამოყოფს სინათლით ან სითბოს საშუალებით) ხდება კალორიმეტრის ხსნარში, ხსნარი იყენებს სითბოს, რომელიც ზრდის მის ტემპერატურას. თუ მოხდა ენდოთერმული რეაქცია (რეაქცია, რომელიც ენერგიას შთანთქავს მისი გარემოდან), ხსნარი კარგავს სითბოს, რაც ამცირებს მის ტემპერატურას. ტემპერატურის სხვაობა, ხსნარის სპეციფიკურ სითბოს და მასასთან ერთად, საშუალებას გაძლევთ შეიმუშაოთ, თუ რამდენს სითბოს იყენებს რეაქცია. მაგალითად, თუ ცხელი ნაჭერი სპილენძი მოათავსეთ გრილ წყალში კალორიმეტრში, სითბო სპილენძიდან გადმოვა წყალში. სპილენძის ტემპერატურა შემცირდება და წყლის ტემპერატურა გაიზრდება მანამ, სანამ მათ იგივე ტემპერატურა არ ექნებათ (თერმული წონასწორობა). პროცესის დროს სითბოს არ იძენთ და არ კარგავთ, რადგან კალორიმეტრი საშუალებას იძლევა სითბოს გადაცემა მოხდეს ორ ნივთიერებას შორის.

სპეციფიკური სითბო არის ენერგიის რაოდენობა, რაც საჭიროა გრამ ნივთიერებაზე 1 გრადუსი ცელსიუსის ტემპერატურის ცვლილების შესაქმნელად და ის განსხვავდება ნივთიერებებს შორის. მაგალითად, წყლის სპეციფიკური სითბოა 1,00 კალორია / გრამი ცელსიუსით. უცნობი ლითონის სპეციფიკური სითბოს დასადგენად, მოათავსეთ ლითონის მწვავე ნაჭერი წყალში კალორიმეტრის შიდა ჭურჭელში. მას შემდეგ რაც შეაფასებთ როგორც ლითონის, ისე წყლის საბოლოო ტემპერატურას, მაგალითად, წყლის ყველაზე მაღალ ტემპერატურას, შეგიძლიათ შეიმუშაოთ ლითონის სპეციფიკური სითბო. პირველ რიგში, წყლის მასა გავამრავლოთ წყლის სპეციფიკურ სითბოზე წყლის ტემპერატურის ცვლილებაზე, შემდეგ გავამრავლოთ ლითონის მასა ლითონის ტემპერატურის ცვლილებაზე. დაყავით თქვენი პირველი პასუხი მეორე პასუხზე ლითონის სპეციფიკური სითბოს დასადგენად.