Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Kemi

Forklar, hvordan et kalorimeter bruges til at bestemme mængden af ​​varme, der overføres i kemisk reaktion?

kalorimetri:måling af reaktionsvarmen

En kalorimeter er en anordning, der bruges til at måle mængden af ​​varme, der er absorberet eller frigivet under en kemisk reaktion eller fysisk proces. Denne proces kaldes kalorimetri . Sådan fungerer det:

1. Opsætningen: Et kalorimeter er i det væsentlige en isoleret beholder designet til at forhindre varmeudveksling med omgivelserne. Det består typisk af:

* et reaktionsfartøj: Det er her reaktionen finder sted.

* et omgivende vandbad: Reaktionsfartøjet er nedsænket i en kendt masse vand, der fungerer som en køleplade.

* Et termometer: Dette måler temperaturændringen i vandbadet.

* en omrører: Dette sikrer ensartet temperaturfordeling i vandbadet.

2. Processen:

* reaktionsinitiering: Den kemiske reaktion initieres inden for reaktionsbeholderen.

* Varmeoverførsel: Varmen frigivet eller absorberet af reaktionen overføres til det omgivende vandbad.

* Temperaturændring: Vandbadets temperatur ændres på grund af varmeoverførslen.

* Måling: Temperaturændringen registreres af termometeret.

3. Beregning af varmeoverførslen:

* Specifik varmekapacitet (c): Dette er den mængde varme, der kræves for at hæve temperaturen på 1 gram af et stof med 1 graders celsius. For vand er det cirka 4.184 J/g ° C.

* masse (m): Dette er massen af ​​vandbadet.

* temperaturændring (ΔT): Dette er forskellen mellem de indledende og sidste temperaturer i vandbadet.

Formlen til beregning af den overførte varme (Q) er:

q =m * c * ΔT

for eksempel:

Hvis 50 gram vand i en kalorimeter oplever en temperaturforøgelse på 2 grader celsius, er den varme, der absorberes af vandet:

Q =50 g * 4,184 J/g ° C * 2 ° C =418,4 Joules

4. entalpiændring (ΔH):

* Den overførte varme (Q) er direkte relateret til enthalpiændringen (ΔH) af reaktionen.

* For reaktioner, der frigiver varme (eksotermiske reaktioner), er ΔH negativ.

* For reaktioner, der absorberer varme (endotermiske reaktioner), er ΔH positiv.

Typer af kalorimetre:

* bombe kalorimeter: Bruges til reaktioner, der involverer forbrænding.

* kaffekop-kalorimeter: Enkel og billig til generelle kemieksperimenter.

* Differential Scanning Calorimeter: Måler varmestrøm under fysiske og kemiske ændringer.

Begrænsninger:

* Kalorimetre er ikke perfekte isolatorer, så nogle varmetab til omgivelserne er uundgåeligt.

* Nogle reaktioner er vanskelige eller farlige at udføre i et kalorimeter.

Generelt tilvejebringer kalorimetri et værdifuldt værktøj til undersøgelse af termodynamikken i kemiske reaktioner og fysiske processer, hvilket giver forskere mulighed for at kvantificere de involverede energiændringer.

Varme artikler