За допомогою калориметра можна вимірювати ентальпію реакції або теплоємність, використовуючи кінцеву температуру (Tf) вмісту. Але що, якщо ви знаєте ентальпію реакції вашої реакції та теплоємність матеріалів, які ви використовуєте, і хочете замість цього передбачити, яким буде Tf? Ви можете зробити це теж - і насправді, такий тип проблем є поширеним питанням у вікторинах на уроках хімії.
Перечитайте питання домашнього завдання / вікторини та визначте, яку інформацію ви можете отримати із запитання. Ймовірно, вам буде дана ентальпія реакції, константа калориметра та теплоємність суміші, що утворюється в результаті реакції в калориметрі, разом із початковими температурами.
Пам’ятайте, що в ідеальному калориметрі тепло, що виділяється в результаті реакції, дорівнює сумі теплоти, отриманої калориметром, і тепла, отриманого від його вмісту. Більше того, і калориметр, і його вміст будуть досягати однакової кінцевої температури - Tf. Отже, ви можете використовувати цю інформацію, щоб написати таке рівняння: Ентальпія реакції = (теплоємність вмісту) x (маса вмісту) x (Ti - Tf) + (константа калориметра) x (Ti - Tf), де Ti - початкова температура, а Tf - кінцева температури. Зверніть увагу, що ви віднімаєте Tfinal від Tinitial, а не навпаки. Це тому, що в хімії ентальпії реакцій негативні, якщо реакція віддає тепло. Якщо ви хочете, ви можете замість цього відняти Ti від Tf, доки пам’ятаєте перевернути знак у відповіді, коли закінчите.
Розділіть обидві сторони на ((теплоємність вмісту) x (маса вмісту) + (постійна калориметра)), щоб отримати наступне: Ентальпія реакції / ((теплоємність вмісту) x (маса вмісту) + (константа калориметра)) = Ti - Tf
Підключіть цифри, дані вам як частину запитання, і використовуйте їх для обчислення Tf. Наприклад, якщо ентальпія реакції дорівнює -200 кДж, теплоємність суміші, утвореної реакція 0,00418 кДж / грам Кельвіна, загальна маса продуктів реакції 200 грам, константа калориметра 2 кДж / К і початкова температура 25 С, що становить Tf?
Відповідь: Спочатку запишіть своє рівняння: Tf = Ti - (Ентальпія реакції / ((теплоємність вмісту) x (маса вмісту) + (константа калориметра)))
Тепер підключіть всі свої цифри і вирішіть: Tf = 25 градусів - (-200 кДж / (0,00418 кДж / г K в 200 г + 2 кДж / K)) Tf = 25 градусів - (-200 кДж / 2,836 кДж / K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 градусів С
Список літератури
- «Хімічні принципи: пошуки проникливості»; Пітер Аткінс та ін.; 2008
- Кафедра хімії університету Флориди: калориметрія
Про автора
Джон Бреннан, який базується в Сан-Дієго, пише про науку та навколишнє середовище з 2006 року. Його статті з'явилися в "Багато", "Сан-Дієго", "Санта-Барбара Індепендент" та "Іст-Бей" Щомісяця ". Бреннан має ступінь бакалавра біології з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго.