Kalorimetrai matuoja cheminės reakcijos ar fizinio pokyčio, pavyzdžiui, ledo tirpimo į skystą vandenį, šilumą. Reakcijos šiluma yra svarbi norint suprasti cheminių reakcijų termodinamiką ir numatyti, kokios reakcijos vyks savaime. Pagrindinį kalorimetrą labai lengva sukonstruoti - jums tereikia poros putų polistirolo putplasčio, dangčio ir termometro. Prieš naudodami kalorimetrą, turite jį sukalibruoti ir nustatyti jo kalorimetro konstantą. Norėdami sužinoti savo prietaiso kalorimetro konstantą, atlikite toliau nurodytus veiksmus.
Apsivilkite laboratorijos paltą, akinius ir pirštines.
Surinkite kavos puodelio kalorimetrą įkišdami vieną putų polistirolo putplasčio į kitą ir uždėdami dangtį. Tai gali atrodyti paprasta, bet jei jis tinkamai sukalibruotas, šis kavos puodelio kalorimetras gali būti stebėtinai naudingas ieškant reakcijos karščio.
Išmatuokite maždaug 50 ml šalto vandens, naudodami graduotą cilindrą. Šiame etape tikslumo nereikia.
Išmatuokite tuščio kavos puodelio kalorimetro svorį 0,01 gramo tikslumu (arba kuo arčiau). Dabar įpilkite 50 ml šalto vandens, uždėkite dangtį ir pasverkite kalorimetrą. Tuščio ir pilno svorio skirtumas yra šalto vandens svoris. Užrašykite šią vertę (0,01 gramo tikslumu).
Pasverkite stiklinę ir užrašykite jos svorį (0,01 gramo tikslumu). Įpilkite maždaug 50 ml vandens ir vėl pasverkite stiklinę. Tuščio ir pilno svorio skirtumas yra karšto vandens svoris. Užrašykite šią vertę (0,01 gramo tikslumu).
Stiklo laikikliu ir spaustuku užfiksuokite stiklinę taip, kad ji stovėtų ant vielos marlės tinklelio virš bandelių degiklio. Vielinės marlės tinklelis neleidžia liepsnai tiesiogiai liestis su stiklu. Įstatykite vieną iš dviejų termometrų į stiklinę ir pritvirtinkite spaustuku taip, kad jis būtų pakabintas vandenyje, bet neliestų stiklinės dugno.
Uždekite bandelių degiklį ir švelniai pašildykite karštą vandenį iki maždaug 80 laipsnių C. Geriau jį kaitinti lėtai, o ne per greitai kaitinti ir užvirinti.
Antrą termometrą įkiškite į kalorimetrą per dangtį. Maišykite vandenį kalorimetro viduje keturias minutes ir fiksuokite jo temperatūrą vienos minutės tikslumu 0,1 laipsnio tikslumu. Temperatūra turėtų išlikti daugmaž pastovi; jei taip nėra, leiskite šaltam vandeniui pabūti dar bent dvi minutes.
Prieš pat penktą minutę išjunkite „Bunsen“ degiklį, jei to dar nepadarėte, ir užrašykite karšto ir šalto vandens temperatūrą. Greitai ir atsargiai supilkite visą karštą vandenį į kalorimetrą, tada uždėkite dangtį ir vėl maišykite termometru.
Išmatuokite ir užfiksuokite temperatūrą kalorimetre 30 sekundžių intervalais, kol iš viso praeis penkios minutės.
Atidarykite „Excel“ ar kitą skaičiuoklės programą. Įveskite laiką kaip X reikšmes ir temperatūras kaip y reikšmes ir pavaizduokite duomenis. Naudodami skaičiuoklės programą, suraskite liniją, kuri geriausiai tinka duomenims, įpylus karšto vandens. Neįtraukite duomenų taškų, gautų prieš dedant karštą vandenį į geriausiai tinkantį liniją. Tendencijų linija turėtų būti tiesinė.
Iš grafiko užrašykite geriausiai tinkančią liniją. Prijunkite x per 5 minutes ir apskaičiuokite y (ekstrapoliuota temperatūra 5 min.). Tai vadinsime ekstrapoluota temperatūra Tf.
Atimkite Tf iš karšto vandens temperatūros prieš pat pridėdami jį į kalorimetrą. Tai suteiks jums karšto vandens temperatūros pokyčių, Th. Padauginkite Th iš 4,184 ir karšto vandens masės, kad sužinotumėte, kiek energijos karštas vanduo prarado džauliais.
Iš Tf atimkite šalto vandens temperatūrą; tai suteiks jums Tc - šalto vandens temperatūros pokyčius. Padauginkite iš šalto vandens masės ir 4,184, kad surastumėte energijos kiekį, kurį šaltas vanduo gautų džauliais.
Iš karšto vandens prarastos energijos atimkite šalto vandens gautą energiją. Tai suteiks energijos kiekį, kurį įgyja kalorimetras.
Padalinkite kalorimetro gautą energiją iš Tc (šalto vandens temperatūros pokyčio). Šis galutinis atsakymas yra jūsų kalorimetro konstanta.
Dalykai, kurių jums prireiks
- Kavos puodelio kalorimetras
- 2 termometrai
- Bunseno degiklis
- Lengvesnis
- Išdžiovinkite 150 ml stiklinę
- Skalė
- Graduotas cilindras
- Skaičiuoklės programa, pvz., „Excel“ ar „OpenOffice“
- Vanduo
- Žiedinis stendas
- Spaustukas
- Vielos marlės tinklelis
- Skaičiuoklė
- Laboratorinis chalatas
- Akiniai
- Pirštinės
Patarimai
Kalorimetro konstanta niekada negali būti neigiama - jei taip yra, jūs padarėte klaidą... Pabandykite atlikti kelis bandymus ir apskaičiuoti šių bandymų rezultatus, kad sumažintumėte klaidą. Galutinio vidurkio neapibrėžtumas bus plius / minus 2x standartinis nuokrypis.
Įspėjimai
VISADA būkite ypač atsargūs dirbdami su atvira liepsna. Niekada neleiskite plaukams, drabužiams ar kitoms degiosioms medžiagoms priartėti prie ugnies. Užgesinkite degiklį, kai jis nebenaudojamas. Būkite ypač atsargūs dirbdami su karštu vandeniu; vanduo, esantis 80 laipsnių C temperatūroje, gali sukelti nemalonius nudegimus ar nuplikyti, jei jį išpila ant odos.