Kalorimetre merajú teplo chemickej reakcie alebo fyzikálnych zmien, ako je topenie ľadu na kvapalnú vodu. Reakčné teplo je dôležité pre pochopenie termodynamiky chemických reakcií a pre predvídanie toho, aké druhy reakcií budú prebiehať spontánne. Konštrukcia základného kalorimetra je veľmi jednoduchá - potrebujete iba pár šálok na kávu z polystyrénu, veko a teplomer. Pred použitím vášho kalorimetra ho však musíte nakalibrovať a určiť jeho konštantu kalorimetra. Ak chcete zistiť konštantu kalorimetra pre vaše zariadenie, postupujte podľa pokynov uvedených nižšie.
Oblečte si laboratórny plášť, ochranné okuliare a rukavice.
Zostavte kalorimeter na kávovú šálku tak, že jednu šálku na kávu Styrofoam zasuniete do druhej a pripevníte veko. Môže sa to zdať jednoduché, ale ak je správne kalibrovaný, môže byť tento kalorimeter na kávové šálky prekvapivo užitočný pri hľadaní reakčných horúčav.
Pomocou odmerného valca odmerajte približne 50 ml studenej vody. V tejto fáze nie je potrebné byť presný.
Zmerajte hmotnosť prázdneho kalorimetra na šálku kávy s presnosťou na 0,01 gramu (alebo tak blízko, ako je len možné). Teraz pridajte 50 ml studenej vody, nasaďte viečko a znova zvážte kalorimeter. Rozdiel medzi prázdnou a plnou hmotnosťou je hmotnosť studenej vody. Zaznamenajte túto hodnotu (s presnosťou na 0,01 gramu).
Kádinka sa odváži a zaznamená sa jej hmotnosť (s presnosťou na 0,01 gramu). Pridajte približne 50 ml vody a kadičku znovu odvážte. Rozdiel medzi prázdnou a plnou hmotnosťou je hmotnosť horúcej vody. Zaznamenajte túto hodnotu (s presnosťou na 0,01 gramu).
Pomocou krúžku a svorky pripevnite kadičku tak, aby stála na vrchole mriežky drôteného gázy nad bunsenovým horákom. Drôtené pletivo zabráni priamemu kontaktu plameňa so sklom. Umiestnite jeden z dvoch teplomerov do kadičky a zaistite ju pomocou svorky tak, aby bol zavesený vo vode, ale aby sa nedotýkal spodnej časti kadičky.
Zapáľte bunsenov horák a jemne ohrejte horúcu vodu na asi 80 stupňov C. Je lepšie ho ohrievať pomaly, ako príliš rýchlo a privedením do varu.
Vložte druhý teplomer do kalorimetra cez veko. Miešajte vodu vo vnútri kalorimetra štyri minúty a zaznamenajte jej teplotu v minútových intervaloch s presnosťou na 0,1 stupňa C. Teplota by mala zostať viac-menej konštantná; ak nie je, nechajte studenú vodu odležať ešte najmenej dve minúty.
Tesne pred piatou minútou vypnite Bunsenov horák, ak ste tak ešte neurobili, a zaznamenajte teplotu teplej a studenej vody. Rýchlo a opatrne nalejte všetku horúcu vodu do kalorimetra, potom nasaďte viečko a pokračujte v miešaní teplomerom.
Zmerajte a zaznamenajte teplotu v kalorimetri v 30-sekundových intervaloch, kým neuplynie celkovo päť minút.
Otvorte program Excel alebo iný tabuľkový program. Zadajte čas ako hodnoty X a teploty ako hodnoty y a vytvorte graf svojich údajov. Pomocou tabuľkového procesora vyhľadajte po pridaní horúcej vody riadok, ktorý najlepšie vyhovuje údajom. Nezahŕňajte údajové body spred pridania horúcej vody do čiary, ktorá najlepšie vyhovuje. Trendová čiara by mala byť lineárna.
Napíšte si do grafu riadok, ktorý najlepšie vyhovuje. Pripojte 5 minút k x a vypočítajte y (extrapolovaná teplota za 5 minút). Túto extrapolovanú teplotu budeme nazývať Tf.
Odčítajte Tf od teploty horúcej vody tesne predtým, ako ste ju pridali do kalorimetra. Takto získate zmenu teploty teplej vody, Th. Vynásobte Th 4,184 a hmotnosťou horúcej vody a zistite, koľko energie stratila horúca voda v jouloch.
Odčítajte teplotu studenej vody od Tf; toto vám dá Tc, zmenu teploty studenej vody. Vynásobte hmotnosťou studenej vody a 4,184, aby ste zistili množstvo energie získanej studenou vodou v jouloch.
Odčítajte energiu získanú studenou vodou od energie stratenej horúcou vodou. Získate tak množstvo energie získanej kalorimetrom.
Energiu získanú kalorimetrom vydelíme Tc (zmena teploty studenej vody). Táto konečná odpoveď je vaša konštanta kalorimetra.
Veci, ktoré budete potrebovať
- Kalorimeter na šálku kávy
- 2 teplomery
- Bunsenov horák
- Ľahšie
- Vysušte 150 ml kadičku
- Škála
- Odmerný valec
- Tabuľkový program ako Excel alebo OpenOffice
- Voda
- Ringstand
- Svorka
- Drôtené pletivo
- Kalkulačka
- Laboratórny plášť
- Okuliare
- Rukavice
Tipy
Konstanta kalorimetra nikdy nemôže byť záporná - ak je, urobila ste chybu... Pokúste sa vykonať viac testov a spriemerujte výsledky týchto testov, aby ste znížili svoju chybu. Neistota vo vašom konečnom priemere bude plus / mínus dvojnásobok štandardnej odchýlky.
Varovania
Pri práci s otvoreným ohňom VŽDY buďte mimoriadne opatrní. Nikdy nedovoľte, aby sa vaše vlasy, odev alebo iné horľavé materiály priblížili k ohňu. Ak už horák nepoužívate, uhaste ho. Pri práci s horúcou vodou buďte mimoriadne opatrní; voda pri 80 ° C môže spôsobiť škaredé popáleniny alebo oparenie, ak si ju vylejete na pokožku.