Med en kalorimeter kan du mäta reaktionsenthalpier eller värmekapacitet med hjälp av den slutliga temperaturen (Tf) för innehållet. Men tänk om du känner till reaktionens entalpi och värmekapaciteten hos de material du använder och vill förutsäga vad Tf blir istället? Du kan göra det också - och faktiskt är denna typ av problem en vanlig fråga om frågesporter i kemiklasser.
Läs igen läxa / frågesportfrågan och bestäm vilken information du kan hämta från frågan. Du kommer antagligen att få en reaktionsentalpi, kalorimeterkonstanten och värmekapaciteten för den blandning som bildas av reaktionen i kalorimetern, tillsammans med utgångstemperaturerna.
Kom ihåg att i en perfekt kalorimeter är värmen som avges av reaktionen lika med summan av värmen som fås av kalorimetern och värmen som uppnås genom dess innehåll. Dessutom når både kalorimetern och dess innehåll samma slutliga temperatur - Tf. Följaktligen kan du använda denna information för att skriva följande ekvation: Reaktionsentalpi = (innehållets värmekapacitet) x (innehållets massa) x (Ti - Tf) + (kalorimeterkonstant) x (Ti - Tf) där Ti är initialtemperaturen och Tf är den slutliga temperatur. Lägg märke till att du subtraherar Tfinal från Tinitial och inte tvärtom. Det beror på att kemiska reaktionsentalpier är negativa om reaktionen avger värme. Om du vill kan du subtrahera Ti från Tf istället så länge du kommer ihåg att vända tecknet på ditt svar när du är klar.
Dela båda sidorna med ((innehållets värmekapacitet) x (innehållets massa) + (kalorimetern konstant)) för att ge följande: Reaktionsentalpi / ((innehållets värmekapacitet) x (innehållets massa) + (kalorimeterkonstant)) = Ti - Tf
Anslut siffrorna som du har fått som en del av frågan och använd dem för att beräkna Tf. Till exempel, om reaktionsentalpi är -200 kJ, bildas blandningens värmekapacitet reaktionen är 0,00418 kJ / gram Kelvin, den totala massan av reaktionens produkter är 200 gram, kalorimeterkonstanten är 2 kJ / K och initialtemperaturen är 25 C, vad är Tf?
Svar: Skriv först din ekvation: Tf = Ti - (Reaktionsentalpi / ((innehållets värmekapacitet) x (innehållets massa) + (kalorimeterkonstant)))
Anslut nu alla dina siffror och lös: Tf = 25 grader - (-200 kJ / (0,00418 kJ / g K gånger 200 g + 2 kJ / K)) Tf = 25 grader - (-200 kJ / 2,836 kJ / K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 grader C
Referenser
- "Chemical Principles: The Quest for Insight"; Peter Atkins, et al.; 2008
- University of Florida Department of Chemistry: Calorimetry
Om författaren
John Brennan har sin bas i San Diego och har skrivit om vetenskap och miljö sedan 2006. Hans artiklar har dykt upp i "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" och "East Bay Varje månad. "Brennan har en kandidatexamen i biologi från University of California, San Diego.