En kalorimeter är en anordning som noggrant mäter temperaturen i ett isolerat system både före och efter att en reaktion äger rum. Temperaturförändringen berättar om termisk energi absorberades eller släpptes, och hur mycket. Detta ger oss viktig information om produkterna, reaktanterna och reaktionens natur.
Endotermiska och exoterma reaktioner
•••Jupiterimages / Pixland / Getty Images
En endoterm process absorberar värme från omgivningen medan en exoterm process släpper ut värme i omgivningen. Tillsätt värme hjälper socker och salt att lösas upp i vatten. Den reaktionen är endoterm: Reaktanter + Energi → Produkter. De kemiska reaktionerna i en ljusflamma avger värme. Dessa är exoterma: Reaktanter → Produkt + Energi.
Calorimetry Experiment
Kalorimetriexperiment mäter mängden termisk energi som erhållits eller förlorats under en reaktion genom att mäta temperaturen före och efter. Baserat på temperaturförändringen, massorna av ämnen och utrustning, och en annan egenskap som kallas värmekapacitet
Typer av kalorimetrar
En kalorimeter är en sluten, isolerad behållare i vilken den kemiska reaktionen fortskrider i en isolerad miljö. Kalorimetern innehåller också ett sätt att mäta temperaturen före och efter reaktionen. Det finns två huvudtyper av kalorimetrar: kalorimetrar med konstant tryck och kalorimetrar med konstant volym. En isoporisk kopp med lock och termometer gör en grundläggande kalorimeter för konstant tryck användbar för hemförsök. Reaktionen sker alltid vid atmosfärstryck. En bombvolym med konstant volym är mer komplicerad. Reaktionen äger rum i en tjockväggig, förseglad behållare som är nedsänkt i ett isolerat vattenbad.
Exempel: Exoterm
•••Goodshoot / Goodshoot / Getty Images
Kalorierna i livsmedel kan bestämmas genom att bränna dem i en bombkalorimeter. Det matprov som ska mätas placeras i den inre kammaren, som är fylld med syre och har ett värmeelement som tänder provet. Eftersom vi använder mat för att få energi måste processen att bränna dem frigöra energi - de är exoterma. Följaktligen blir temperaturen högre efteråt än tidigare. Ett annat exempel på en exoterm reaktion är vad som sker i en omedelbar hotpack.
Exempel: endotermisk
•••Thinkstock / Stockbyte / Getty Images
Många har utfört experimentet där du blandar bakpulver och vinäger tillsammans och får en spännande reaktion. Denna reaktion är endoterm. Det skulle inte vara svårt att testa detta i en enkel hemmakalorimeter. Motsatsen till omedelbara heta förpackningar är omedelbara kalla förpackningar, som ofta finns i första hjälpen-kit och använder endoterma reaktioner.
Fysisk vs. Kemiska processer
•••Comstock / Stockbyte / Getty Images
Ordet ”reaktion” i den här artikeln borde verkligen ses mer allmänt. Fasförändringar, såsom vattenfrysning eller kokning, är fysiska processer, inte kemiska reaktioner. Värmen som behövs tillsättas eller avlägsnas för att få dessa fasförändringar att hända ger oss en viktig fysisk konstant som kallas transformationsvärmen. Man kan använda en kalorimeter för att mäta detta.