Forklar, hvordan den specifikke varme af et stof bestemmes?

1. Opsætning:

* kalorimeter: En godt isoleret beholder (som en Styrofoam-kop), der forhindrer varmeudveksling med omgivelserne.

* termometer: For at måle temperaturændringerne.

* Varmeelement: En enhed til at tilføje en kendt mængde varme til stoffet (f.eks. En varmeapparat, en brænder eller en reaktion).

* Stof: Det materiale, hvis specifikke varme du vil finde.

* Kendt vandmasse: Vand bruges ofte som et referencestof på grund af dets veldefinerede specifikke varme.

2. Procedure:

* måle stoffets masse: Du skal kende massen af ​​det stof, du tester.

* Mål den oprindelige temperatur på stoffet: Registrer stoffets starttemperatur i kalorimeteret.

* Tilføj en kendt mængde varme til stoffet: Dette gøres normalt ved at opvarme stoffet direkte eller ved at tilføje en kendt masse varmt vand med en målt temperatur.

* Mål den endelige temperatur på stoffet: Registrer temperaturen, når varmen er tilsat, og systemet når ligevægt.

* Mål temperaturændringen af ​​vandet (hvis relevant): Hvis du brugte varmt vand til at tilføje varme, skal du også måle dens temperaturændring.

3. Beregning:

* Beregn den varme, der er absorberet af stoffet (Q): Dette kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

* Q =m * c * ΔT

* Q =varmeenergi (i Joules, J)

* m =stoffet (i gram, g)

* C =specifik varmekapacitet (i joules pr. Gram pr. Grad Celsius, J/G ° C)

* ΔT =Ændring i temperatur (i grader Celsius, ° C)

* Beregn den varme, der er frigivet af det varme vand (hvis relevant): Brug den samme formel som ovenfor, men erstatt massen, specifik varme og temperaturændring af vandet.

* sidestilles med den varme, der absorberes af stoffet med den varme, der er frigivet af det varme vand (hvis relevant): Dette sikrer, at den samlede energi i systemet forbliver konstant.

* Løs for den specifikke varme (c): Omarranger ligningen for at isolere den specifikke varmekapacitet, c.

4. Resultat:

Den beregnede værdi af C er den specifikke varme af stoffet i joules enheder pr. Gram pr. Grad Celsius (J/g ° C).

Eksempel:

Lad os sige, at du vil finde den specifikke varme i en metalprøve. Du placerer 50 gram metallet i et kalorimeter og opvarmer det med 100 gram vand oprindeligt ved 80 ° C. Vandet afkøles til 60 ° C, og metalens temperatur stiger fra 20 ° C til 40 ° C.

1. varme absorberet af metal:

* Q =50 g * C * (40 ° C - 20 ° C) =1000C J

2. varme frigivet af vand:

* Q =100 g * 4,18 J/g ° C * (80 ° C - 60 ° C) =8360 J

3.

* 1000c J =8360 J

4. Løsning for specifik varme:

* C =8360 J / 1000 G =8,36 J / G ° C

Derfor er den specifikke varme i metalprøven 8,36 J/g ° C.

Vigtige noter:

* Kalorimetri er en forenklet model, og målinger i den virkelige verden kan påvirkes af faktorer som varmetab til omgivelserne.

* Det er vigtigt at sikre, at kalorimeteret er godt isoleret for at minimere varmetab.

* Den specifikke varme af et stof kan variere lidt afhængigt af dets fase (faste, flydende, gas) og temperatur.