Хемичари често морају да знају колико топлотне енергије одређена реакција ослобађа или апсорбује. Ово мерење помаже им да боље разумеју зашто се реакција јавља и помаже им у корисним предвиђањима. Калориметри су инструменти којима се мери количина топлоте која се ослобађа или апсорбује од садржаја током реакције. Једноставно је направити једноставан калориметар, али инструменти који се користе у лабораторијама су обично прецизнији.
ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)
Калориметри вам омогућавају да измерите количину топлоте у реакцији. Њихова главна ограничења су губитак топлоте у окружењу и неједнако грејање.
Функције калориметра
У основи, калориметар мери промену температуре калориметра и његовог садржаја. Након калибрације калориметра, хемичар ће већ имати број који се назива калориметарска константа, што показује колико се температура калориметра мења по количини додате топлоте. Користећи ове информације и масу реактаната, хемичар може одредити колико топлоте се ослобађа или апсорбује. Важно је да калориметар споља минимализује стопу топлотног губитка, јер би брзи губици топлоте у околном ваздуху искривили резултате.
Различите врсте калориметара
Лако је сами направити једноставан калориметар. Потребне су вам две шоље за кафу од стиропора, термометар или поклопац. Овај калориметар са шољицом за кафу је изненађујуће поуздан и зато је уобичајена карактеристика додипломских хемијских лабораторија. Лабораторије за физичку хемију имају софистицираније инструменте попут „калориметра бомбе“. У овим уређајима, реактанти се налазе у затвореној комори која се назива бомба. Након што их електрична варница запали, промена температуре помаже у одређивању изгубљене или стечене топлоте.
Калибрација калориметра
Да бисте калибрисали калориметар, можете да користите поступак који преноси познату количину топлоте, попут мерења температуре неке топле и хладне воде. На пример, у калориметру шољице за кафу можете мешати хладну и топлу воду. Затим мерите температуру током времена и користите линеарну регресију да бисте израчунали „коначну температуру“ калориметра и његовог садржаја. Одузимање топлоте добијене хладном водом од топлоте коју је изгубила топла вода даје топлоту стечену калориметром. Дељењем ове цифре са променом температуре калориметра добија се његова калориметарска константа, коју можете користити у другим експериментима.
Ограничења калориметрије
Ниједан калориметар није савршен јер може да изгуби топлоту у својој околини. Иако калориметри за бомбе у лабораторијама имају изолацију да минимизирају ове губитке, немогуће је зауставити све губитке топлоте. Штавише, реактанти у калориметру се можда неће добро мешати, што доводи до неравномерног загревања и другог могућег извора грешке у мерењима.
Поред могућих извора грешака, друго ограничење укључује врсте реакција које можете проучавати. На пример, можда ћете желети да знате како разлагање ТНТ-а ослобађа топлоту. Овакву реакцију било би немогуће проучити у калориметру са шољицом за кафу, а можда чак и не би била практична у калориметру са бомбом. Алтернативно, реакција се може одвијати врло споро, попут оксидације гвожђа да би се створила рђа. Овакву реакцију би било врло тешко проучити калориметром.