Med et kalorimeter kan du måle reaksjonsenthalpier eller varmekapasitet ved å bruke den endelige temperaturen (Tf) av innholdet. Men hva om du vet reaksjonens entalpi av reaksjonen din og varmekapasiteten til materialene du bruker, og du vil forutsi hva Tf vil være i stedet? Du kan gjøre dette også - og faktisk er denne typen problemer et vanlig spørsmål om spørrekonkurranser i kjemiklasser.
Les om leksene / quizspørsmålene og finn ut hvilken informasjon du kan hente ut av spørsmålet. Du vil sannsynligvis få en reaksjonsentalpi, kalorimeterkonstanten og varmekapasiteten til blandingen dannet av reaksjonen i kalorimeteret, sammen med starttemperaturene.
Husk at i et perfekt kalorimeter er varmen som avgis av reaksjonen lik summen av varmen kalorimeteret får og varmen som blir oppnådd av innholdet. Videre vil både kalorimeteret og innholdet nå samme endelige temperatur - Tf. Derfor kan du bruke denne informasjonen til å skrive følgende ligning: Reaksjonsentalpi = (innholdets varmekapasitet) x (innholdsmasse) x (Ti - Tf) + (Kalorimeterkonstant) x (Ti - Tf) hvor Ti er utgangstemperaturen og Tf er den endelige temperatur. Legg merke til at du trekker Tfinal fra Tinitial og ikke omvendt. Det er fordi i kjemi er reaksjonsenthalpier negative hvis reaksjonen gir fra seg varme. Hvis du vil, kan du trekke Ti fra Tf i stedet, så lenge du husker å snu skiltet på svaret når du er ferdig.
Del begge sider med ((innholdets varmekapasitet) x (innholdsmasse) + (kalorimeter konstant)) for å gi følgende: Reaksjon entalpi / ((innholdets varmekapasitet) x (innholdsmasse) + (Kalorimeter konstant)) = Ti - Tf
Sett inn tallene du har fått som en del av spørsmålet, og bruk dem til å beregne Tf. For eksempel, hvis reaksjonsentalpi er -200 kJ, vil varmekapasiteten til blandingen dannet av reaksjonen er 0,00418 kJ / gram Kelvin, den totale massen av produktene i reaksjonen er 200 gram, kalorimeterkonstanten er 2 kJ / K, og den opprinnelige temperaturen er 25 C, hva er Tf?
Svar: Skriv først ut ligningen din: Tf = Ti - (Reaksjon entalpi / ((innholdets varmekapasitet) x (innholdsmasse) + (Kalorimeter konstant)))
Nå kobler du inn alle tallene dine og løser: Tf = 25 grader - (-200 kJ / (0,00418 kJ / g K ganger 200 g + 2 kJ / K)) Tf = 25 grader - (-200 kJ / 2,836 kJ / K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 grader C
Referanser
- "Kjemiske prinsipper: Jakten på innsikt"; Peter Atkins, et al.; 2008
- University of Florida Department of Chemistry: Calorimetry
om forfatteren
John Brennan har base i San Diego og har skrevet om vitenskap og miljø siden 2006. Artiklene hans har dukket opp i "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" og "East Bay Månedlig. "Brennan har en Bachelor of Science i biologi fra University of California, San Diego.