Obsah
Kalorimeter môže znieť ako vymyslené vedecké vybavenie, ale v skutočnosti je to veľmi jednoduché zariadenie na meranie tepla, ktoré môžete doma vyrobiť pomocou dvoch šálok kávy. Často sa používa pri experimentoch vo vedeckých projektoch a meria množstvo tepla obsiahnuté v chemickom alebo fyzikálnom procese, ako je napríklad prenos tepla alebo špecifické teplo látky.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Teplota tekutiny sa mení, keď získava alebo stráca energiu. Kalorimeter meria množstvo kvapaliny a zmenu teploty kvapaliny, aby sa určilo množstvo energie získanej alebo stratenej tekutinou.
Súčasti kalorimetra
Kalorimeter má dve nádoby: vonkajšiu a vnútornú. Vzduch medzi týmito dvoma nádobami funguje ako tepelný izolátor, čo znamená, že medzi vnútornou nádobou a vonkajším prostredím neexistuje žiadna (alebo minimálna) výmena tepla. Kalorimetre používané vo vedeckých laboratóriách majú vláknitý prsteň vyrobený z izolačného materiálu, ktorý udržuje vnútornú nádobu v strede vonkajšej nádoby. Zahŕňajú teplomer na meranie teploty kvapaliny vo vnútornej nádobe a miešadlo na premiešanie kvapaliny a distribúciu tepla v nádobe. Je ľahké vyrobiť kalorimeter doma pomocou polystyrénových šálok, krytu, teplomera a miešadla. Kalorimeter „šálka kávy“ však umožňuje väčšiu výmenu tepla so svojím okolím a vytvára menej presné výsledky.
Meranie prenosu tepla
Ak sa v roztoku v kalorimetri vyskytne exotermická reakcia (chemická reakcia, ktorá uvoľňuje energiu svetlom alebo teplom), roztok využíva teplo, ktoré zvyšuje jeho teplotu. Ak dôjde k endotermickej reakcii (reakcia, ktorá pohlcuje energiu z okolia), roztok stráca teplo, čo znižuje jeho teplotu. Rozdiel teplôt spolu so špecifickým teplom a hmotnosťou roztoku vám umožňuje zistiť, koľko tepla reakcia spotrebuje. Napríklad, ak umiestnite horúci kúsok medi do chladného množstva vody v kalorimetri, z medi bude do vody prúdiť teplo. Teplota medi sa zníži a teplota vody sa zvýši, kým nebude mať rovnakú teplotu (tepelná rovnováha). Počas procesu nezískate ani nestratíte teplo, pretože kalorimeter umožňuje všetok prenos tepla medzi týmito dvoma látkami.
Meranie merného tepla
Merné teplo je množstvo energie potrebné na vyvolanie zmeny teploty o 1 stupeň Celzia na gram látky a mení sa medzi jednotlivými látkami. Napríklad merné teplo vody je 1,00 kalórií / gram stupňov Celzia. Na stanovenie špecifického tepla neznámeho kovu vložte zahriaty kúsok kovu do vody vo vnútornej nádobe kalorimetra. Po zmeraní konečnej teploty kovu a vody, ako je napríklad najvyššia teplota vody, môžete zistiť špecifické teplo kovu. Najprv vynásobte množstvo vody špecifickým teplom vody zmenou teploty vody a potom vynásobte hmotnosť kovu zmenou teploty kovu. Vydeľte svoju prvú odpoveď druhou odpoveďou na zistenie špecifického tepla kovu.