Obsah
Kalorimetre merajú teplo chemickej reakcie alebo fyzikálnej zmeny, napríklad topenia ľadu na tekutú vodu. Teplo reakcie je dôležité pre pochopenie termodynamiky chemických reakcií a predpovedanie toho, aké reakcie sa uskutočnia spontánne. Základný kalorimeter sa dá ľahko zostaviť - všetko, čo potrebujete, je pár kávových šálok z polystyrénu, veko a teplomer. Pred použitím kalorimetra ho však musíte kalibrovať a určiť jeho kalorimetrickú konštantu. Ak chcete nájsť konštantu kalorimetra pre svoje zariadenie, postupujte podľa krokov uvedených nižšie.
Oblečte si laboratórny plášť, ochranné okuliare a rukavice.
Zostavte kalorimeter šálky kávy vložením jednej šálky polystyrénu do druhej a pripevnením veka. Môže sa to zdať jednoduché, ale ak je správne kalibrované, môže byť tento kalorimeter kávy-šálky prekvapivo užitočný na nájdenie reakčných teplôt.
Pomocou odmerného valca odmerajte približne 50 ml studenej vody. V tejto fáze nemusí byť presný.
Zmerajte hmotnosť kalorimetra vášho prázdneho kávového šálky s presnosťou na 0,01 gramu (alebo čo najbližšie). Teraz pridajte 50 ml studenej vody, nasaďte veko a znova odvážte kalorimeter. Rozdiel medzi hmotnosťou prázdnej a plnej hmotnosti je hmotnosť studenej vody. Zaznamenajte túto hodnotu (s presnosťou na 0,01 gramu).
Odvážte kadičku a zaznamenajte jej hmotnosť (s presnosťou na 0,01 gramu). Pridajte približne 50 ml vody a kadičku znova odvážte. Rozdiel medzi hmotnosťou prázdnej a plnej hmotnosti je hmotnosť horúcej vody. Zaznamenajte túto hodnotu (s presnosťou na 0,01 gramu).
Kadičku pripevnite pomocou kruhového stojanu a svorkou tak, aby stála na vrchu pletiva z drôtenej gázy nad bunsenovým horákom. Drôtená sieťovina zabraňuje priamemu kontaktu plameňa so sklom. Umiestnite jeden z dvoch teplomerov do kadičky a zaistite pomocou svorky tak, aby bola zavesená vo vode, ale nedotkla sa dna kadičky.
Zapálte bunsenový horák a jemne ohrejte horúcu vodu na asi 80 stupňov Celzia. Je lepšie ju ohrievať pomaly než príliš rýchlo zohriať a priviesť ju k varu.
Vložte druhý teplomer do kalorimetra cez veko. Vmiešajte vodu do kalorimetra štyri minúty a zaznamenajte jej teplotu v jednominútových intervaloch s presnosťou na 0,1 ° C. Teplota by mala zostať viac-menej konštantná; ak tomu tak nie je, nechajte studenú vodu sedieť najmenej dve minúty dlhšie.
Tesne pred piatou minútou vypnite Bunsenov horák, ak ste tak ešte neurobili, a zaznamenajte teplotu horúcej a studenej vody. Rýchlo a opatrne nalejte všetku horúcu vodu do kalorimetra, potom nasaďte veko a pokračujte v miešaní teplomerom.
Zmerajte a zaznamenajte teplotu v kalorimetri v 30-sekundových intervaloch, kým neuplynie celkom päť minút.
Otvorte program Excel alebo iný tabuľkový program. Zadajte čas ako hodnoty X a teploty ako hodnoty y a zaznamenajte údaje do grafu. Po pridaní horúcej vody použite tabuľkový program na nájdenie riadku, ktorý najlepšie vyhovuje údajom. Nezabudnite dátové body z obdobia pred pridaním horúcej vody do radu, ktorý je pre vás najvhodnejší. Trendová čiara by mala byť lineárna.
Z grafu si zapíšte čiaru, ktorá sa najviac hodí. Pripojte 5 minút na x a vypočítajte y (extrapolovaná teplota po 5 minútach). Túto extrapolovanú teplotu Tf.
Odpočítajte Tf od teploty horúcej vody tesne pred tým, ako ste ju pridali do kalorimetra. Získate tak zmenu teploty horúcej vody, Th. Vynásobte Th koeficientom 4.184 a hmotnosťou horúcej vody, aby ste zistili, koľko energie horúca voda stratila v jouloch.
Odčítajte teplotu studenej vody od Tf; tým získate Tc, zmenu teploty studenej vody. Vynásobte hmotnosťou studenej vody a 4.184, aby ste našli množstvo energie získanej studenou vodou v jouloch.
Odčítajte energiu získanú studenou vodou od energie stratenej horúcou vodou. Takto získate množstvo energie získanej kalorimetrom.
Energiu získanú kalorimetrom vydeľte Tc (zmena teploty studenej vody). Táto posledná odpoveď je vaša kalorimetrická konštanta.