Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Kalorimeetri komponendid
- Soojusülekande mõõtmine
- Spetsiifilise kuumuse mõõtmine
Kalorimeeter võib tunduda väljamõeldud teadusaparaadina, kuid tegelikult on see väga lihtne kuumuse mõõtmise seade, mille saate kodus valmistada kahe kohvitassi abil. Sageli kasutatakse seda teadusprojekti katsetes, mõõdab see keemilises või füüsikalises protsessis osaleva soojuse hulka, näiteks aine soojusülekannet või erisoojust.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Vedeliku temperatuur muutub, kui see kogub energiat või kaotab selle. Kalorimeeter mõõdab vedeliku massi ja vedeliku temperatuurimuutust, et määrata vedelikust saadud või kaotatud energiakogus.
Kalorimeetri komponendid
Kalorimeetril on kaks anumat: välimine ja sisemine anum. Kahe anuma vaheline õhk toimib soojusisolaatorina, mis tähendab, et siseanuma ja väliskeskkonna vahel puudub (või minimaalne) soojusvahetus. Teaduslaborites kasutatavatel kalorimeetritel on isoleermaterjalist kiudrõngas, mis hoiab siseanumat välise laeva keskel. Nende hulka kuulub termomeeter, millega mõõdetakse vedeliku temperatuuri siseanumas, ja segisti vedeliku segamiseks ja soojuse jaotamiseks kogu anumas. Kalorimeetrit on lihtne kodus valmistada polüstüreenist topside, katte, termomeetri ja segisti abil. Kuid "kohvitopsi" kalorimeeter võimaldab ümbritsevaga rohkem soojusvahetust ja annab vähem täpseid tulemusi.
Soojusülekande mõõtmine
Kui kalorimeetri lahuses toimub eksotermiline reaktsioon (keemiline reaktsioon, mis vabastab energiat valguse või kuumuse kaudu), kasutab lahus kuumust, mis tõstab selle temperatuuri. Kui toimub endotermiline reaktsioon (reaktsioon, mis neelab ümbritsevast energiat), kaotab lahus kuumuse, mis alandab selle temperatuuri. Temperatuuri erinevus koos lahuse konkreetse soojuse ja massiga võimaldab teil välja selgitada, kui palju soojust reaktsioon kulutab. Näiteks kui asetate kuuma vasetüki kalorimeetri sisse jahedasse vette, voolab vask vette soojust. Vase temperatuur väheneb ja vee temperatuur tõuseb, kuni neil on sama temperatuur (termiline tasakaal). Te ei saa protsessi käigus soojust ega kaota seda, kuna kalorimeeter võimaldab kahe aine vahel soojusülekannet.
Spetsiifilise kuumuse mõõtmine
Erisoojus on energiakogus, mis on vajalik temperatuuri muutuse saamiseks 1 kraadi Celsiuse järgi grammi aine kohta ja see varieerub ainete lõikes. Näiteks on vee erisoojus 1,00 kalorit / grammi Celsiuse järgi. Tundmatu metalli erisoojuse määramiseks pange kuumutatud metalliosa vees kalorimeetri siseanumasse. Kui olete mõõtnud nii metalli kui ka vee lõpliku temperatuuri, näiteks kõrgeima vee saavutatud temperatuuri, saate välja töötada metalli spetsiifilise kuumuse. Esiteks korrutage vee mass vee erisoojusega vee temperatuurimuutusega, seejärel korrutage metalli mass metalli temperatuurimuutusega. Jagage oma esimene vastus teise vastusega, et määrata metalli spetsiifiline soojus.