Калориметри вимірюють теплоту хімічної реакції або фізичних змін, таких як танення льоду до рідкої води. Теплота реакції важлива для розуміння термодинаміки хімічних реакцій та передбачення того, які типи реакцій відбуватимуться спонтанно. Основний калориметр дуже легко сконструювати - все, що вам потрібно, це пара кавових чашок із пінополістиролу, кришка та термометр. Однак перед використанням калориметра вам потрібно відкалібрувати його та визначити його константу калориметра. Щоб знайти константу калориметра для вашого пристрою, виконайте наведені нижче дії.
Одягніть лабораторне пальто, окуляри та рукавички.
Зберіть калориметр кавової чашки, вставивши одну чашку з пінополістиролу в іншу і прикріпивши кришку. Це може здатися простим, але якщо він правильно відкалібрований, цей калориметр для кавової чашки може бути напрочуд корисним для виявлення реакцій.
Відміряйте приблизно 50 мл холодної води за допомогою градуйованого циліндра. На цьому етапі не потрібно бути точним.
Виміряйте вагу порожнього калориметра для чашки з кавою з точністю до 0,01 грама (або якомога ближче, наскільки ви можете). Тепер додайте 50 мл холодної води, встановіть кришку і повторно зважте калориметр. Різниця між порожньою та повною вагою полягає у вазі холодної води. Запишіть це значення (з точністю до 0,01 грама).
Зважте мензурку і запишіть її вагу (з точністю до 0,01 грама). Додайте приблизно 50 мл води і повторно зважте склянку. Різниця між порожньою та повною вагою полягає у вазі гарячої води. Запишіть це значення (з точністю до 0,01 грама).
За допомогою кільцевої підставки та затискача закріпіть склянку так, щоб вона стояла поверх дротяної марлевої сітки над пальником Бунзена. Сітка з марлевої дроту запобігає прямому контакту полум’я зі склом. Помістіть один із двох термометрів у склянку та закріпіть його за допомогою затискача так, щоб він підвісився у воді, але не торкався дна мензурки.
Запаліть пальник Бунзена і обережно нагрійте гарячу воду до приблизно 80 градусів С. Краще нагрівати його повільно, а не занадто швидко нагрівати і доводити до кипіння.
Вставте другий термометр у калориметр через кришку. Перемішуйте воду всередині калориметра протягом чотирьох хвилин і реєструйте її температуру з інтервалом в одну хвилину з точністю до 0,1 градуса С. Температура повинна залишатися більш-менш постійною; якщо це не так, дайте холодній воді посидіти ще принаймні дві хвилини.
Перед п'ятою хвилиною вимкніть пальник Бунзена, якщо ви цього ще не зробили, і запишіть температуру гарячої та холодної води. Швидко і обережно вилийте всю гарячу воду в калориметр, потім встановіть кришку і відновіть перемішування термометром.
Вимірюйте та реєструйте температуру в калориметрі з інтервалом у 30 секунд, поки не пройде загалом п'ять хвилин.
Відкрийте Excel або іншу програму електронних таблиць. Введіть час як значення X, а температури як значення y та графікуйте свої дані. Використовуйте програму електронних таблиць, щоб знайти рядок, який найкраще підходить для даних після додавання гарячої води. Не включайте дані до того, як додавати гарячу воду до своєї лінії, яка найкраще підходить. Лінія тренду повинна бути лінійною.
Запишіть рядок, який найкраще відповідає вашому графіку. Підключіть 5 хвилин до x і обчисліть y (екстрапольована температура за 5 хвилин). Ми будемо називати цю екстрапольовану температуру Tf.
Відніміть Tf від температури гарячої води безпосередньо перед тим, як додати її в калориметр. Це дасть вам зміну температури гарячої води, Th. Помножте Th на 4,184 і масу гарячої води, щоб з’ясувати, скільки енергії гаряча вода втратила в джоулях.
Відніміть температуру холодної води від Tf; це дасть вам Tc, зміну температури холодної води. Помножте на масу холодної води і 4,184, щоб знайти кількість енергії, отриманої холодною водою в джоулях.
Відніміть енергію, отриману холодною водою, з енергії, втраченої гарячою водою. Це дасть вам кількість енергії, отриманої калориметром.
Розділіть енергію, отриману калориметром, на Тс (зміна температури холодної води). Ця остаточна відповідь - ваша константа калориметра.
Речі, які вам знадобляться
- Калориметр кавової чашки
- 2 термометри
- Пальник Бунзена
- Запальничка
- Висушіть 150 мл склянку
- Шкала
- Градуйований циліндр
- Програма для роботи з електронними таблицями, така як Excel або OpenOffice
- Вода
- Кільцева стійка
- Затискач
- Сітка з марлевої дроту
- Калькулятор
- Лабораторний халат
- Окуляри
- Рукавички
Поради
Постійна калориметра ніколи не може бути від’ємною - якщо вона є, ви допустили помилку... Спробуйте виконати кілька випробувань та усереднити результати цих випробувань, щоб зменшити свою помилку. Невизначеність у вашому остаточному середньому буде плюс / мінус вдвічі більше стандартного відхилення.
Попередження
ЗАВЖДИ будьте гранично обережні під час роботи з відкритим вогнем. Ніколи не дозволяйте вашим волоссям, одягу або будь-яким легкозаймистим матеріалам наближатися до вогню. Гасіть пальник, коли вона вже не використовується. Будьте гранично обережні, працюючи з гарячою водою; вода при температурі 80 градусів С може викликати неприємні опіки або ошпаріння, якщо ви проллєте її на шкіру.