Kalorimetrar mäter värmen från en kemisk reaktion eller en fysisk förändring som is som smälter till flytande vatten. Reaktionsvärmen är viktig för att förstå termodynamiken för kemiska reaktioner och förutse vilka typer av reaktioner som kommer att ske spontant. En grundläggande kalorimeter är väldigt lätt att konstruera - allt du behöver är ett par isopor-kaffekoppar, ett lock och en termometer. Innan du använder din kalorimeter måste du dock kalibrera den och bestämma dess kalorimeterkonstant. Följ stegen nedan för att hitta kalorimeterkonstanten för din enhet.
Ta på dig labrock, skyddsglasögon och handskar.
Montera kaffekoppens kalorimeter genom att sätta i en isoporisk kaffekopp i den andra och fästa locket. Det kan tyckas enkelt, men om det är korrekt kalibrerat kan den här kaffekoppens kalorimeter vara överraskande användbar för att hitta reaktionsvärme.
Mät upp cirka 50 ml kallt vatten med den graderade cylindern. Det finns ingen anledning att vara exakt i detta skede.
Mät vikten på din tomma kaffekoppskalorimeter till närmaste 0,01 gram (eller så nära du kan komma). Tillsätt nu 50 ml kallt vatten, sätt tillbaka locket och väg igen kalorimetern. Skillnaden mellan den tomma och fulla vikten är vikten på det kalla vattnet. Registrera detta värde (till närmaste 0,01 gram).
Väg bägaren och registrera dess vikt (till närmaste 0,01 gram). Tillsätt cirka 50 ml vatten och väg upp bägaren igen. Skillnaden mellan tomma och fulla vikter är vikten på varmvattnet. Registrera detta värde (till närmaste 0,01 gram).
Använd ringstället och klämman och säkra bägaren så att den står ovanpå trådnätet över bunsenbrännaren. Trådnätet förhindrar att lågan kommer i direkt kontakt med glaset. Placera en av de två termometrarna i bägaren och säkra den med en klämma så att den hänger i vattnet, men inte rör vid bägaren.
Tänd bunsenbrännaren och värm försiktigt varmvattnet till cirka 80 grader C. Det är bättre att värma upp det långsamt snarare än att värma upp det för snabbt och koka upp det.
För in den andra termometern i kalorimetern genom locket. Rör om vattnet inuti kalorimetern i fyra minuter och registrera dess temperatur med en minuts intervall till närmaste 0,1 grader C. Temperaturen bör förbli mer eller mindre konstant; Om det inte är det, låt det kalla vattnet sitta i minst två minuter till.
Strax före den femte minuten stänger du av Bunsen-brännaren om du inte redan har gjort det och registrera temperaturen på varmvattnet och det kalla vattnet. Häll snabbt och försiktigt allt varmt vatten i kalorimetern, sätt sedan tillbaka locket och återuppta omrörningen med termometern.
Mät och registrera temperaturen i kalorimetern med 30 sekunders mellanrum tills totalt fem minuter har gått.
Öppna Excel eller ett annat kalkylprogram. Ange tiden som X-värden och temperaturerna som y-värden och diagram dina data. Använd kalkylprogrammet för att hitta en rad som passar bäst för data efter tillsats av varmvattnet. Ta inte med datapunkterna innan du tillsätter varmvattnet i din linje som passar bäst. Trendlinjen ska vara linjär.
Skriv ner raden som passar bäst i din graf. Anslut 5 minuter för x och beräkna y (den extrapolerade temperaturen vid 5 minuter). Vi kallar den extrapolerade temperaturen Tf.
Subtrahera Tf från temperaturen på det varma vattnet precis innan du tillsätter det i kalorimetern. Detta ger dig förändringen i temperaturen på varmvattnet, Th. Multiplicera Th med 4.184 och massan av varmvattnet för att ta reda på hur mycket energi varmvattnet förlorade i joule.
Subtrahera temperaturen på det kalla vattnet från Tf; detta ger dig Tc, temperaturförändringen för kallt vatten. Multiplicera med massan av det kalla vattnet och 4.184 för att hitta mängden energi som erhållits av det kalla vattnet i joule.
Subtrahera den energi som det kalla vattnet får från den energi som förloras av det varma vattnet. Detta ger dig mängden energi som fås med kalorimetern.
Dela upp den energi som kalorimetern får med Tc (temperaturförändringen för kallt vatten). Det här slutliga svaret är din kalorimeterkonstant.
Saker du behöver
- Kaffekopp kalorimeter
- 2 termometrar
- bunsenbrännare
- Lättare
- Torka 150 ml bägare
- Skala
- Graderad cylinder
- Kalkylarkprogram som Excel eller OpenOffice
- Vatten
- Ringstand
- Klämma
- Trådnät
- Kalkylator
- Labb Rock
- Glasögon
- Handskar
Tips
Kalorimeterkonstanten kan aldrig vara negativ - om det är så har du gjort ett misstag... Försök att utföra flera försök och beräkna resultaten av dessa försök för att minska ditt fel. Osäkerheten i ditt slutliga genomsnitt blir plus / minus 2x standardavvikelsen.
Varningar
Var ALLTID extremt försiktig när du arbetar med öppen eld. Låt aldrig hår, kläder eller brandfarliga material komma nära elden. Släck brännaren när den inte längre används. Var extremt försiktig när du arbetar med varmt vatten; vatten vid 80 grader C kan orsaka otäcka brännskador eller skållningar om du spiller det på huden.