Izmantojot kalorimetru, jūs varat izmērīt reakcijas entalpijas vai siltuma jaudu, izmantojot satura galīgo temperatūru (Tf). Bet ko tad, ja jūs zināt savas reakcijas reakcijas entalpiju un izmantoto materiālu siltuma jaudu un vēlaties prognozēt, kas tā vietā būs Tf? Arī jūs to varat izdarīt - un patiesībā šāda veida problēma ir izplatīts jautājums par viktorīnām ķīmijas stundās.
Pārlasiet mājasdarba / viktorīnas jautājumu un nosakiet, kādu informāciju varat iegūt no jautājuma. Jums, iespējams, tiks dota reakcijas entalpija, kalorimetra konstante un maisījuma siltuma jauda, ko veido reakcija kalorimetrā, kā arī sākuma temperatūra.
Atcerieties, ka ideālā kalorimetrā reakcijas izdalītais siltums ir vienāds ar kalorimetra iegūtā siltuma un tā satura siltuma summu. Turklāt gan kalorimetrs, gan tā saturs sasniegs to pašu galīgo temperatūru - Tf. Tādējādi jūs varat izmantot šo informāciju, lai uzrakstītu šādu vienādojumu: Reakcijas entalpija = (satura siltuma jauda) x (satura masa) x (Ti - Tf) + (kalorimetra konstante) x (Ti - Tf), kur Ti ir sākotnējā temperatūra un Tf ir galīgā temperatūra. Ievērojiet, ka jūs no Tinitial atņemat Tfinal, nevis otrādi. Tas ir tāpēc, ka ķīmijā reakcijas entalpijas ir negatīvas, ja reakcija izdala siltumu. Ja vēlaties, tā vietā varat atņemt Ti no Tf, ja vien atceraties, kad esat pabeidzis, uzsist atbildes zīmi.
Sadaliet abas puses ar ((satura siltuma jauda) x (satura masa) + (kalorimetra konstante)), lai iegūtu reakcijas entalpija / ((satura siltuma jauda) x (satura masa) + (kalorimetra konstante)) = Ti - Tf
Pievienojiet jautājumam norādītos skaitļus un izmantojiet tos, lai aprēķinātu Tf. Piemēram, ja reakcijas entalpija ir -200 kJ, maisījuma siltuma jauda, ko veido reakcija ir 0,00418 kJ / grami Kelvina, reakcijas produktu kopējā masa ir 200 grami, kalorimetra konstante ir 2 kJ / K, un sākotnējā temperatūra ir 25 C, kas ir Tf?
Atbilde: Vispirms uzrakstiet savu vienādojumu: Tf = Ti - (Reakcijas entalpija / ((satura siltuma jauda) x (satura masa) + (Kalorimetra konstante)))
Pievienojiet visus numurus un atrisiniet: Tf = 25 grādi - (-200 kJ / (0,00418 kJ / g K reizes 200 g + 2 kJ / K)) Tf = 25 grādi - (-200 kJ / 2,836 kJ / K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 grādi C
Atsauces
- "Ķīmiskie principi: ieskata meklējumi"; Pīters Atkins un citi; 2008
- Floridas Universitātes Ķīmijas katedra: kalorimetrija
par autoru
Džons Brenans, kurš atrodas Sandjego, raksta par zinātni un vidi kopš 2006. gada. Viņa raksti ir parādījušies "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" un "East Bay Katru mēnesi. "Brenans ir ieguvis dabaszinātņu bakalauru Kalifornijas Universitātē, Sandjego.