Calorimetrele măsoară căldura unei reacții chimice sau a unei schimbări fizice, cum ar fi topirea gheții în apă lichidă. Căldura reacției este importantă pentru înțelegerea termodinamicii reacțiilor chimice și pentru a prezice ce fel de reacții vor avea loc spontan. Un calorimetru de bază este foarte ușor de construit - nu aveți nevoie decât de câteva căni de cafea din poliestir, un capac și un termometru. Cu toate acestea, înainte de a utiliza calorimetrul, trebuie să-l calibrați și să determinați constanta calorimetrului acestuia. Pentru a găsi constanta calorimetrică pentru dispozitivul dvs., urmați pașii descriși mai jos.
Puneți haina de laborator, ochelari și mănuși.
Asamblați calorimetrul cupei de cafea introducând o ceașcă de cafea din polistiren în cealaltă și atașând capacul. Poate părea simplu, dar dacă este calibrat corespunzător, acest calorimetru cu ceașcă de cafea poate fi surprinzător de util pentru găsirea căldurilor de reacție.
Măsurați aproximativ 50 ml apă rece folosind cilindrul gradat. Nu este nevoie să fim exacți în această etapă.
Măsurați greutatea calorimetrului gol al cupei de cafea la cea mai apropiată 0,01 grame (sau cât de aproape puteți obține). Acum, adăugați cei 50 ml de apă rece, înlocuiți capacul și cântăriți din nou calorimetrul. Diferența dintre greutățile goale și cele complete este greutatea apei reci. Înregistrați această valoare (până la cea mai apropiată 0,01 grame).
Se cântărește paharul și se înregistrează greutatea acestuia (până la 0,01 grame). Adăugați aproximativ 50 ml de apă și cântăriți din nou paharul. Diferența dintre greutățile goale și cele complete este greutatea apei calde. Înregistrați această valoare (până la cea mai apropiată 0,01 grame).
Folosind suportul de prindere și clema, fixați paharul astfel încât acesta să stea deasupra plasei de tifon de sârmă peste arzătorul cu bunsen. Plasa de tifon din sârmă împiedică flacăra să intre în contact direct cu sticla. Poziționați unul dintre cele două termometre în pahar și fixați-l folosind o clemă astfel încât să fie suspendată în apă, dar să nu atingă fundul paharului.
Aprindeți arzătorul bunsen și încălziți ușor apa fierbinte la aproximativ 80 de grade C. Este mai bine să-l încălziți încet, decât să-l încălziți prea repede și să-l fierbeți.
Introduceți al doilea termometru în calorimetru prin capac. Se amestecă apa din interiorul calorimetrului timp de patru minute și se înregistrează temperatura la intervale de un minut la cele mai apropiate 0,1 grade C. Temperatura ar trebui să rămână mai mult sau mai puțin constantă; în caz contrar, lăsați apa rece să stea încă cel puțin două minute.
Chiar înainte de al cincilea minut, opriți arzătorul Bunsen dacă nu ați făcut deja acest lucru și înregistrați temperatura apei calde și a apei reci. Turnați rapid și cu atenție toată apa fierbinte în calorimetru, apoi puneți capacul și reluați amestecarea cu termometrul.
Măsurați și înregistrați temperatura în calorimetru la intervale de 30 de secunde până când au trecut un total de cinci minute.
Deschideți Excel sau un alt program de foi de calcul. Introduceți timpul ca valorile X și temperaturile ca valorile y și graficați datele. Utilizați programul de foi de calcul pentru a găsi o linie potrivită pentru date după adăugarea apei calde. Nu includeți punctele de date dinainte de a adăuga apă fierbinte în linia dvs. cea mai potrivită. Linia de tendință ar trebui să fie liniară.
Notați linia cea mai potrivită din graficul dvs. Conectați 5 minute pentru x și calculați y (temperatura extrapolată la 5 minute). Vom numi această temperatură extrapolată Tf.
Scădeți Tf din temperatura apei fierbinți chiar înainte să o adăugați la calorimetru. Acest lucru vă va oferi schimbarea temperaturii apei calde, Th. Înmulțiți Th cu 4.184 și masa apei calde pentru a afla câtă energie a pierdut apa fierbinte în jouli.
Se scade temperatura apei reci din Tf; acest lucru vă va oferi Tc, schimbarea temperaturii apei reci. Înmulțiți cu masa apei reci și 4.184 pentru a găsi cantitatea de energie câștigată de apa rece în jouli.
Scoateți energia câștigată de apa rece din energia pierdută de apa fierbinte. Acest lucru vă va oferi cantitatea de energie câștigată de calorimetru.
Împărțiți energia câștigată de calorimetru la Tc (schimbarea temperaturii apei reci). Acest răspuns final este constanta calorimetrică.
Lucruri de care ai nevoie
- Calorimetru cu ceașcă de cafea
- 2 termometre
- arzător Bunsen
- Mai usoara
- Uscați paharul de 150 ml
- Scară
- Cilindru gradat
- Program de foaie de calcul precum Excel sau OpenOffice
- Apă
- Ringstand
- Clemă
- Plasa de tifon din sârmă
- Calculator
- Haină de laborator
- Ochelari de protecţie
- Mănuși
sfaturi
Constanta calorimetrului nu poate fi niciodată negativă - dacă este, ați făcut o greșeală... Încercați să efectuați mai multe încercări și să calculați în medie rezultatele acestor încercări pentru a vă reduce eroarea. Incertitudinea din media finală va fi de plus / minus 2x abaterea standard.
Avertizări
Fii întotdeauna extrem de atent atunci când lucrezi cu flacără deschisă. Nu permiteți niciodată părului, hainelor sau materialelor inflamabile să se apropie de foc. Stingeți arzătorul când acesta nu mai este utilizat. Fiți extrem de atenți atunci când lucrați cu apă fierbinte; apa la 80 de grade C poate provoca arsuri urât sau opăriri dacă o vărsați pe piele.