Met een calorimeter kun je reactie-enthalpieën of warmtecapaciteiten meten aan de hand van de eindtemperatuur (Tf) van de inhoud. Maar wat als u de reactie-enthalpie van uw reactie en de warmtecapaciteiten van de materialen die u gebruikt, kent en u wilt voorspellen wat Tf in plaats daarvan zal zijn? U kunt dit ook doen - en in feite is dit soort problemen een veel voorkomende vraag bij quizzen in scheikundelessen.
Herlees de huiswerk-/quizvraag en bepaal welke informatie u uit de vraag kunt halen. Je krijgt waarschijnlijk een reactie-enthalpie, de calorimeterconstante en de warmtecapaciteit van het mengsel dat door de reactie in de calorimeter wordt gevormd, samen met de begintemperaturen.
Onthoud dat in een perfecte calorimeter de warmte die wordt afgegeven door de reactie gelijk is aan de som van de warmte die wordt gewonnen door de calorimeter en de warmte die wordt verkregen door de inhoud ervan. Bovendien zullen zowel de calorimeter als de inhoud dezelfde eindtemperatuur bereiken - Tf. Bijgevolg kunt u deze informatie gebruiken om de volgende vergelijking te schrijven: Reactie-enthalpie = (warmtecapaciteit van de inhoud) x (massa van de inhoud) x (Ti - Tf) + (calorimeterconstante) x (Ti - Tf) waarbij Ti de begintemperatuur is en Tf de eindtemperatuur temperatuur. Merk op dat je Tfinal aftrekt van Tinitial en niet andersom. Dat komt omdat in de chemie reactie-enthalpieën negatief zijn als de reactie warmte afgeeft. Als je wilt, kun je in plaats daarvan Ti van Tf aftrekken, zolang je eraan denkt om het teken op je antwoord om te draaien als je klaar bent.
Deel beide zijden door ( (warmtecapaciteit van inhoud) x (massa van inhoud) + (calorimeterconstante) ) om de volgende: Reactie-enthalpie / ( (warmtecapaciteit van de inhoud) x (massa van de inhoud) + (calorimeterconstante)) = Ti - Tf
Vul de getallen in die je als onderdeel van de vraag hebt gekregen en gebruik ze om Tf te berekenen. Als de reactie-enthalpie bijvoorbeeld -200 kJ is, is de warmtecapaciteit van het mengsel gevormd door de reactie is 0,00418 kJ/gram Kelvin, de totale massa van de producten van de reactie is 200 gram, de calorimeterconstante is 2 kJ / K, en de begintemperatuur is 25 C, wat is Tf?
Antwoord: Schrijf eerst uw vergelijking op: Tf = Ti - ( Reactie-enthalpie / ( (warmtecapaciteit van inhoud) x (massa van inhoud) + (calorimeterconstante)))
Vul nu al je getallen in en los op: Tf = 25 graden - (-200 kJ / (0,00418 kJ/g K maal 200 g + 2 kJ/K) ) Tf = 25 graden - (-200 kJ / 2,836 kJ/K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 graden C
Referenties
- "Chemische principes: de zoektocht naar inzicht"; Peter Atkins, et al.; 2008
- Universiteit van Florida Afdeling Scheikunde: Calorimetrie
Over de auteur
John Brennan, gevestigd in San Diego, schrijft sinds 2006 over wetenschap en het milieu. Zijn artikelen zijn verschenen in "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" en "East Bay". Maandelijks." Brennan heeft een Bachelor of Science in biologie van de Universiteit van Californië, San Diego.