S kalorimetrom lahko izmerite entalpije reakcij ali toplotne kapacitete z uporabo končne temperature (Tf) vsebine. Kaj pa, če poznate reakcijsko entalpijo vaše reakcije in toplotno zmogljivost materialov, ki jih uporabljate, in namesto tega želite predvideti, kakšen bo Tf? To lahko storite tudi vi - in pravzaprav je tovrstna težava pogosto vprašanje kvizov pri pouku kemije.
Preberite vprašanje domače naloge / kviza in določite, katere podatke lahko izvlečete iz vprašanja. Verjetno boste dobili reakcijsko entalpijo, kalorimetrsko konstanto in toplotno sposobnost mešanice, ki nastane z reakcijo v kalorimetru, skupaj z začetnimi temperaturami.
Ne pozabite, da je v popolnem kalorimetru toplota, ki jo odda reakcija, enaka vsoti toplote, pridobljene s kalorimetrom, in toplote, pridobljene z njegovo vsebino. Poleg tega bo kalorimeter in njegova vsebina dosegla enako končno temperaturo - Tf. Posledično lahko te podatke uporabite za pisanje naslednje enačbe: Reakcijska entalpija = (toplotna kapaciteta vsebine) x (masa vsebine) x (Ti - Tf) + (kalorimetrska konstanta) x (Ti - Tf), kjer je Ti začetna temperatura, Tf pa končna temperatura. Opazite, da odštejete Tfinal od Tinitiala in ne obratno. To je zato, ker so v kemiji reakcijske entalpije negativne, če reakcija odda toploto. Če želite, lahko od Tf odštejete Ti, če se spomnite, da boste odgovor končali.
Razdelite obe strani z ((toplotna zmogljivost vsebine) x (masa vsebine) + (kalorimetrska konstanta)), da dobite naslednje: Reakcijska entalpija / ((toplotna kapaciteta vsebine) x (masa vsebine) + (kalorimetrska konstanta)) = Ti - Tf
Priključite številke, ki ste jih dobili kot del vprašanja, in jih uporabite za izračun Tf. Na primer, če je reakcijska entalpija -200 kJ, je toplotna sposobnost mešanice, ki jo tvori reakcija je 0,00418 kJ / gram Kelvina, skupna masa produktov reakcije je 200 gramov, kalorimetrska konstanta je 2 kJ / K in začetna temperatura je 25 C, kar je Tf?
Odgovor: Najprej zapišite svojo enačbo: Tf = Ti - (reakcijska entalpija / ((toplotna kapaciteta vsebine) x (masa vsebine) + (kalorimetrska konstanta)))
Zdaj priključite vse svoje številke in rešite: Tf = 25 stopinj - (-200 kJ / (0,00418 kJ / g K krat 200 g + 2 kJ / K)) Tf = 25 stopinj - (-200 kJ / 2,836 kJ / K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 stopinj C
Reference
- "Kemijska načela: iskanje vpogleda"; Peter Atkins, et al.; 2008
- Oddelek za kemijo na Univerzi na Floridi: Kalorimetrija
O avtorju
John Brennan s sedežem v San Diegu že od leta 2006 piše o znanosti in okolju. Njegovi članki so bili objavljeni v "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" in "East Bay Mesečno. "Brennan je diplomirala iz biologije na Kalifornijski univerzi v San Diegu.