Kalorimetre måler varmen fra en kjemisk reaksjon eller en fysisk forandring som is som smelter til flytende vann. Reaksjonsvarmen er viktig for å forstå termodynamikken til kjemiske reaksjoner og forutsi hva slags reaksjoner som vil finne sted spontant. Et grunnleggende kalorimeter er veldig enkelt å konstruere - alt du trenger er et par isopor-kaffekopper, et lokk og et termometer. Før du bruker kalorimeteret, må du imidlertid kalibrere det og bestemme kalorimeterets konstant. Følg trinnene som er beskrevet nedenfor for å finne kalorimeterkonstanten for enheten din.
Ta på deg frakk, vernebriller og hansker.
Monter kaffekoppens kalorimeter ved å sette den ene isopor-kaffekoppen i den andre og feste lokket. Det kan virke enkelt, men hvis det er riktig kalibrert, kan dette kaffekopp-kalorimeteret være overraskende nyttig for å finne reaksjonsvarmer.
Mål opp ca 50 ml kaldt vann ved hjelp av den graduerte sylinderen. Det er ikke nødvendig å være nøyaktig på dette stadiet.
Mål vekten på den tomme kaffekoppens kalorimeter til nærmeste 0,01 gram (eller så nær du kan komme). Nå legger du til 50 ml kaldt vann, setter på lokket og veier kalorimeteret på nytt. Forskjellen mellom tom og full vekt er vekten av det kalde vannet. Registrer denne verdien (til nærmeste 0,01 gram).
Vei begeret og registrer vekten (til nærmeste 0,01 gram). Tilsett ca. 50 ml vann og veier begeret på nytt. Forskjellen mellom tom og full vekt er vekten av varmt vann. Registrer denne verdien (til nærmeste 0,01 gram).
Bruk ringstativet og klemmen, og fest begerglasset slik at det står på toppen av gassmasken over bunsenbrenneren. Gaasmasken hindrer flammen i å komme i direkte kontakt med glasset. Plasser en av de to termometerene i begerglasset og fest den med en klemme slik at den er opphengt i vannet, men ikke berører bunnen av begeret.
Tenn bunsenbrenneren og varm det varme vannet forsiktig til ca 80 grader C. Det er bedre å varme den sakte i stedet for å varme den opp for raskt og bringe den til å koke.
Sett det andre termometeret inn i kalorimeteret gjennom lokket. Rør vannet inne i kalorimeteret i fire minutter og registrer temperaturen med ett minutts mellomrom til nærmeste 0,1 grader C. Temperaturen skal være mer eller mindre konstant; hvis ikke, la det kalde vannet sitte i minst to minutter til.
Rett før femte minutt, slå av Bunsen-brenneren hvis du ikke allerede har gjort det, og registrer temperaturen på varmt vann og kaldt vann. Hell alt varmt vann raskt og forsiktig i kalorimeteret, sett på lokket og fortsett omrøringen med termometeret.
Mål og registrer temperaturen i kalorimeteret med 30 sekunders mellomrom til totalt fem minutter har gått.
Åpne Excel eller et annet regnearkprogram. Angi tiden som X-verdiene og temperaturene som y-verdiene, og graftegn dataene dine. Bruk regnearkprogrammet til å finne en linje som passer best for dataene etter tilsetning av varmt vann. Ikke ta med datapunktene fra før du tilsetter varmt vann i linjen som passer best. Trendlinjen skal være lineær.
Skriv ned linjen som passer best fra grafen din. Koble til 5 minutter i x og beregne y (den ekstrapolerte temperaturen på 5 minutter). Vi kaller denne ekstrapolerte temperaturen Tf.
Trekk Tf fra temperaturen på varmtvannet rett før du la det til kalorimeteret. Dette vil gi deg endringen i temperaturen på varmtvannet, Th. Multipliser Th med 4.184 og massen av varmtvannet for å finne ut hvor mye energi varmtvannet mistet i joule.
Trekk temperaturen på det kalde vannet fra Tf; Dette vil gi deg Tc, temperaturendringen til kaldt vann. Multipliser med massen av kaldt vann og 4.184 for å finne mengden energi som det kalde vannet får i joule.
Trekk energien som er oppnådd av kaldt vann fra energien som tappes av varmt vann. Dette vil gi deg mengden energi du får med kalorimeteret.
Del energien kalorimeteret får med Tc (temperaturendringen i kaldt vann). Dette endelige svaret er kalorimeterkonstanten din.
Ting du trenger
- Kaffekopp kalorimeter
- 2 termometre
- Bunsen-brenner
- Lighter
- Tørk 150 ml begerglass
- Skala
- Gradert sylinder
- Regnearkprogram som Excel eller OpenOffice
- Vann
- Ringstand
- Klemme
- Wire gasbind mesh
- Kalkulator
- Labfrakk
- Beskyttelsesbriller
- Hansker
Tips
Kalorimeterkonstanten kan aldri være negativ - hvis den er, har du gjort en feil... Prøv å utføre flere forsøk og beregne resultatene av disse forsøkene for å redusere feilen. Usikkerheten i ditt endelige gjennomsnitt vil være pluss / minus 2x standardavviket.
Advarsler
Vær ALLTID ekstremt forsiktig når du arbeider med åpen ild. La aldri hår, klær eller brennbare materialer komme nær brannen. Slokk brenneren når den ikke lenger er i bruk. Vær ekstremt forsiktig når du arbeider med varmt vann; vann ved 80 grader C kan forårsake ekkel forbrenning eller skålding hvis du søler det på huden din.