İçerik
Bir kalorimetre süslü bir bilim ekipmanı gibi görünebilir, ancak aslında iki kahve fincanı kullanarak evde yapabileceğiniz çok basit bir ısı ölçüm cihazıdır. Bilim projesi deneylerinde sıklıkla kullanılan bu yöntem, ısı transferi veya bir maddenin spesifik ısısı gibi kimyasal veya fiziksel bir süreçte yer alan ısı miktarını ölçer.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
Sıvının sıcaklığı, enerji kazandığında veya kaybettiğinde değişir. Bir kalorimetre, sıvı tarafından kazanılan veya kaybedilen enerji miktarını belirlemek için sıvının kütlesini ve sıvının sıcaklık değişimini ölçer.
Kalorimetrenin Bileşenleri
Bir kalorimetrenin iki kabı vardır: bir dış kap ve bir iç kap. İki kap arasındaki hava, bir ısı yalıtkanı olarak işlev görür; bu, iç kaptaki ile dış ortam arasındakiler arasında (veya minimum) bir ısı değişimi olmadığı anlamına gelir. Bilim laboratuarlarında kullanılan kalorimetreler, iç kabı dış kabın merkezinde tutmak için yalıtkan malzemeden yapılmış bir elyaf halkasına sahiptir. İç haznedeki sıvının sıcaklığını ölçmek için bir termometre ve sıvının karıştırılması ve hazneye ısı dağıtılması için bir karıştırıcı içerirler. Polistiren kaplar, bir kapak, bir termometre ve bir karıştırıcı ile evde bir kalorimetre yapmak kolaydır. Bununla birlikte, bir "kahve fincanı" kalorimetresi çevresiyle daha fazla ısı alışverişine izin verir ve daha az doğru sonuç verir.
Isı Transferi Ölçümü
Ekzotermik bir reaksiyon (enerjiyi ışıkla veya ısıyla serbest bırakan kimyasal bir reaksiyon) bir kalorimetrede bir çözelti halinde gerçekleşirse, çözelti sıcaklığını yükselten ısı kullanır. Endotermik bir reaksiyon (çevresinden enerji emen bir reaksiyon) meydana gelirse, çözelti ısısını kaybeder ve bu da sıcaklığını düşürür. Sıcaklıktaki fark, çözeltinin özgül ısı ve kütlesi ile birlikte reaksiyonun ne kadar ısı kullandığını hesaplamanıza izin verir. Örneğin, bir kalorimetre içerisine soğuk bir suya sıcak bir bakır parçası koyarsanız, ısı bakırdan suya akacaktır. Bakırın sıcaklığı düşecek ve suyun sıcaklığı aynı sıcaklığa gelene kadar artacaktır (ısıl denge). İşlem sırasında ısı kazanmaz veya ısı kaybetmezsiniz, çünkü kalorimetre iki madde arasında tüm ısı transferine izin verir.
Özgül Isı Ölçümü
Özgül ısı, maddenin gramı başına 1 santigrat derece sıcaklık değişimi üretmek için gereken enerji miktarıdır ve maddeler arasında değişir. Örneğin, suyun özgül ısısı 1.00 kalori / gram santigrat derecedir. Bilinmeyen bir metalin özgül ısısını belirlemek için, ısıtılmış bir metal parçasını kalorimetrenin iç haznesine suya koyun. Hem metalin hem de suyun son sıcaklığını ölçtüğünüzde, suyun ulaştığı en yüksek sıcaklık gibi, metalin kendine özgü ısısını hesaplayabilirsiniz. İlk olarak, suyun kütlesini suyun sıcaklık değişimi ile belirli bir su ısısı ile çarpın, daha sonra metal kütlesini metalin sıcaklık değişimi ile çarpın. Metalin özgül ısısını oluşturmak için ilk cevabınızı ikinci cevabınızla bölün.