Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Messen Sie die Temperaturänderung
- Finden Sie die Wassermasse
- Finde die gewonnene Wärme
Chemiker und Physiker verwenden eine als Kalorimetrie bekannte Technik, um die Wärmemenge zu messen, die während einer chemischen Reaktion abgegeben oder absorbiert wird. Das Kalorimeter besteht im Allgemeinen aus einem mit Flüssigkeit gefüllten Behälter, üblicherweise Wasser, einem Thermometer zur Überwachung der Temperatur und einer Vorrichtung zum Rühren des Wassers. Das Kalorimeter selbst kann so einfach sein wie ein Styroporbecher. Berechnungen aus der Kalorimetrie basieren auf dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik, der besagt, dass Energie nicht erzeugt oder zerstört werden kann. Für die Kalorimetrie bedeutet dies, dass die bei einer chemischen Reaktion entstehende Wärme auf das Kalorimeter oder insbesondere auf das Wasser im Kalorimeter übertragen werden muss. Wenn also der Chemiker oder Physiker die vom Wasser aufgenommene Wärme messen kann, kennt er die Wärmemenge, die von der Reaktion abgegeben wird.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Sie können den Wärmegewinn mit einem Kalorimeter berechnen, indem Sie die Temperaturänderung einer bekannten Flüssigkeitsmasse messen, solange die Wärmekapazität der Flüssigkeit bekannt ist.
Messen Sie die Temperaturänderung
Berechnen Sie die Temperaturänderung Delta (T) des Wassers im Kalorimeter nach der Gleichung Delta (T) = Endtemperatur - Anfangstemperatur. Unter der Annahme, dass die Reaktion exotherm ist, d. H. Wärme freisetzt, sollte Delta (T) einen positiven Wert aufweisen. Wenn die Reaktion endotherm war, d. H. Wärme absorbierte, sollte Delta (T) negativ sein. Wenn also die Anfangstemperatur 24,0 Grad Celsius und die Endtemperatur 33,4 Grad Celsius betrug, dann war Delta (T) = 33,4 - 24,0 = 9,6 Grad Celsius und die Reaktion war exotherm.
Finden Sie die Wassermasse
Berechnen Sie die Wassermasse im Kalorimeter. Wenn Sie eine Reihe von Anweisungen befolgt haben, z. B. ein Laborverfahren in einem Buch, sollte die Anleitung einen Schritt enthalten, bei dem entweder ein festes Wasservolumen in einem Messzylinder oder in einem Kalorimeterbecher gemessen wurde vor und nach Zugabe des Wassers auf einer Waage gewogen. Wenn Sie ein festes Wasservolumen gemessen haben, entspricht die Masse in Gramm dem Volumen in Millilitern. Wenn Sie das Kalorimeter vor und nach der Zugabe von Wasser gewogen haben, entspricht die Masse des Wassers der Masse des Kalorimeters und des Wassers zusammen abzüglich der Masse des leeren Bechers. Wenn beispielsweise der leere Kalorimeterbecher 4,65 g wog und das Kalorimeter plus Wasser 111,88 g wog, betrug die Wassermasse 111,88 - 4,65 = 107,23 g.
Finde die gewonnene Wärme
Berechnen Sie die vom Kalorimeter gewonnene Wärme Q gemäß der Gleichung Q = m * c * delta (T), wobei m die in Schritt 2 berechnete Wassermasse darstellt, c die Wärmekapazität von Wasser darstellt oder 4,184 Joule pro Gramm pro Grad Celsius, J / gC und Delta (T) stellen die in Schritt 1 berechnete Temperaturänderung dar. Fortsetzung des Beispiels von Schritt 1 und 2, Q = 107,23 g * 4,184 J / gC * 9,6 C = 4,3 * 10 ^ 3 J oder 4,3 kJ. Dies ist die vom Kalorimeter aufgenommene Wärme.