Et kalorimeter kan høres ut som et fancy stykke vitenskapelig utstyr, men det er faktisk en veldig enkel varmemåleenhet som du kan lage hjemme med to kaffekopper. Ofte brukt i vitenskapelige prosjekteksperimenter, måler den mengden varme involvert i en kjemisk eller fysisk prosess, for eksempel varmeoverføring eller spesifikk varme fra et stoff.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Væsketemperaturen endres når den får eller mister energi. Et kalorimeter måler væskemassen og temperaturendringen av væsken for å bestemme mengden energi som er oppnådd eller tapt av væsken.
Komponenter i et kalorimeter
Et kalorimeter har to fartøy: et ytre fartøy og et indre fartøy. Luften mellom de to fartøyene fungerer som en varmeisolator, noe som betyr at det ikke er noen (eller minimal) varmeutveksling mellom det som er inne i det indre fartøyet og det ytre miljøet. Kalorimetre som brukes i vitenskapslaboratorier har en fiberring laget av isolerende materiale for å holde det indre fartøyet i midten av det ytre fartøyet. De inkluderer et termometer for å måle væsketemperaturen i den indre beholderen og en omrører for å røre væsken og fordele varmen gjennom hele beholderen. Det er enkelt å lage et kalorimeter hjemme med polystyrenkopper, et deksel, et termometer og en omrører. Imidlertid tillater et "kaffekopp" kalorimeter mer varmeutveksling med omgivelsene og gir mindre nøyaktige resultater.
Måling av varmeoverføring
Hvis en eksoterm reaksjon (en kjemisk reaksjon som frigjør energi fra lys eller varme) skjer i en løsning i et kalorimeter, bruker løsningen varme som øker temperaturen. Hvis en endoterm reaksjon (en reaksjon som absorberer energi fra omgivelsene) skjer, mister løsningen varme, noe som senker temperaturen. Forskjellen i temperatur, sammen med den spesifikke varmen og massen til løsningen, lar deg finne ut hvor mye varme reaksjonen bruker. Hvis du for eksempel plasserer et varmt stykke kobber i en kjølig mengde vann innenfor et kalorimeter, vil det strømme varme fra kobberet til vannet. Kobberens temperatur vil synke, og temperaturen på vannet vil øke til de har samme temperatur (termisk likevekt). Du får ikke eller mister varme under prosessen fordi kalorimeteret tillater all varmeoverføring mellom de to stoffene.
Måling av spesifikk varme
Spesifikk varme er mengden energi som er nødvendig for å produsere en temperaturendring på 1 grad Celsius per gram stoff, og det varierer mellom stoffene. For eksempel er den spesifikke varmen av vann 1,00 kalori / gram grader Celsius. For å bestemme den spesifikke varmen til et ukjent metall, plasser et oppvarmet stykke metall i vann i den indre beholderen til kalorimeteret. Når du har målt den endelige temperaturen til både metallet og vannet, for eksempel den høyeste temperaturen som vannet har nådd, kan du beregne metallets spesifikke varme. Først multipliserer du vannmassen med den spesifikke varmen av vann med temperaturendringen av vann, og deretter multipliserer massen av metall med temperaturendringen av metall. Del ditt første svar med det andre svaret ditt for å fastslå metallets spesifikke varme.