Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Kalorimeetri funktsioonid
- Erinevad kalorimeetrite tüübid
- Kalorimeetri kalibreerimine
- Kalorimeetria piirangud
Keemikud peavad sageli teadma, kui palju soojusenergiat konkreetne reaktsioon vabastab või neelab. See mõõtmine aitab neil paremini mõista, miks reaktsioon toimub, ja aitab neil teha kasulikke ennustusi. Kalorimeetrid on mõõteriistad, mis mõõdavad reaktsiooni käigus sisu eralduvat või neeldunud soojushulka. Seda on lihtne valmistada lihtsa kalorimeetri järgi, kuid laborites kasutatavad mõõteriistad on tavaliselt täpsemad.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Kalorimeetrid võimaldavad mõõta reaktsioonis soojusenergia kogust. Nende peamised piirangud on keskkonna kuumuse kaotamine ja ebaühtlane küte.
Kalorimeetri funktsioonid
Põhimõtteliselt mõõdab kalorimeeter kalorimeetri ja selle sisu temperatuuri muutust. Pärast kalorimeetri kalibreerimist on keemikul juba number, mida nimetatakse kalorimeetri konstandiks, mis näitab, kui palju muutub kalorimeetri temperatuur ühe lisatud soojushulga kohta. Selle teabe ja reagentide massi abil saab keemik kindlaks teha, kui palju soojust eraldub või neeldub. On oluline, et kalorimeeter minimeeriks väljast tuleva soojuskadu, kuna kiire soojuskadu ümbritsevale õhule moonutab tulemusi.
Erinevad kalorimeetrite tüübid
Lihtne kalorimeeter on ise hõlpsasti valmistatav. Teil on vaja kahte vahtpolüstüroolist kohvitassi, termomeetrit või kaant. See kohvitassi kalorimeeter on üllatavalt usaldusväärne ja seetõttu on see keemialaborite üldine omadus. Füüsikalise keemia laborites on keerukamad instrumendid, näiteks "pommi kalorimeetrid". Nendes seadmetes asuvad reagendid suletud kambris, mida nimetatakse pommiks. Pärast seda, kui elektriline säde neid süütab, aitab temperatuuri muutus kindlaks kaotatud või omandatud soojuse.
Kalorimeetri kalibreerimine
Kalorimeetri kalibreerimiseks võite kasutada teadaolevat soojusenergiat üle kandvat protsessi, näiteks mõõta kuuma ja külma vee temperatuuri. Näiteks võite kohvitassi kalorimeetris segada külma ja kuuma vett. Järgmisena mõõdate temperatuuri aja jooksul ja kasutate kalorimeetri ja selle sisu "lõpliku temperatuuri" arvutamiseks lineaarset regressiooni. Kui külma veega kaotatud soojus lahutatakse sooja vee kadunud soojusest, saadakse kalorimeetri abil saadud soojus. Selle arvu jagamisel kalorimeetri temperatuurimuutusega saadakse selle kalorimeeter konstant, mida saate kasutada teistes katsetes.
Kalorimeetria piirangud
Ükski kalorimeeter pole täiuslik, kuna see võib oma ümbrusele soojust kaotada. Kuigi pommide kalorimeetritel on laboratooriumides isolatsioon, et neid kaotusi minimeerida, pole kuumakaotust võimalik peatada. Lisaks ei pruugi kalorimeetri reagendid olla omavahel hästi segunenud, mis põhjustab ebaühtlast kuumutamist ja teist võimalikku vigade allikat teie mõõtmistes.
Lisaks võimalikele veaallikatele hõlmab veel üks piirang ka reaktsioonide liike, mida saate uurida. Näiteks võiksite teada saada, kuidas TNT lagunemine vabastab kuumuse. Sellist reaktsiooni oleks kohvitassi kalorimeetris võimatu uurida ja see ei pruugi isegi pomm kalorimeetris olla praktiline. Alternatiivina võib reaktsioon toimuda väga aeglaselt, näiteks raua oksüdeerumisel rooste moodustamiseks. Sellist reaktsiooni oleks kalorimeetriga väga raske uurida.