İçerik
- TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
- Bir Kalorimetrenin Fonksiyonları
- Farklı Kalorimetre Çeşitleri
- Bir Kalorimetrenin Kalibrasyonu
- Kalorimetri Sınırlamaları
Kimyacılar genellikle belirli bir reaksiyonun ne kadar ısı enerjisi saldığını veya emdiğini bilmeye ihtiyaç duyarlar. Bu ölçüm, reaksiyonun neden gerçekleştiği hakkında daha fazla bilgi edinmelerine yardımcı olur ve faydalı tahminler yapmalarına yardımcı olur. Kalorimetreler bir reaksiyon sırasında içerik tarafından serbest bırakılan veya absorbe edilen ısı miktarını ölçen aletlerdir. Basit bir kalorimetre yapmak kolaydır, ancak laboratuarlarda kullanılan aletler tipik olarak daha hassastır.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
Kalorimetreler bir reaksiyondaki ısı miktarını ölçmenizi sağlar. Başlıca kısıtlamaları çevreye ısı kaybediyor ve düzensiz ısınma.
Bir Kalorimetrenin Fonksiyonları
Temel olarak, bir kalorimetre, kalorimetrenin ve içeriğinin sıcaklığındaki değişimi ölçer. Kalorimetre kalibrasyonundan sonra, kimyager zaten kalorimetre sabiti adı verilen bir sayıya sahip olacaktır; bu, kalorimetre sıcaklığının eklenen ısı miktarı başına ne kadar değiştiğini göstermektedir. Bu bilgiyi ve reaktiflerin kütlesini kullanarak, kimyager ne kadar ısının salınacağını veya emildiğini belirleyebilir. Kalorimetrenin dış havaya hızlı ısı kaybını en aza indirmesi nedeniyle dışa doğru ısı kaybını en aza indirmesi önemlidir.
Farklı Kalorimetre Çeşitleri
Basit bir kalorimetreyi kendiniz yapmak kolaydır. İki adet Strafor kahve fincanına, bir termometreye veya bir kapağa ihtiyacınız var. Bu kahve fincanı kalorimetresi şaşırtıcı bir şekilde güvenilirdir ve bu nedenle lisans kimya laboratuvarlarının ortak bir özelliğidir. Fiziksel kimya laboratuvarları "bomba kalorimetreleri" gibi daha sofistike araçlara sahiptir. Bu cihazlarda, reaktifler bomba adı verilen mühürlü bir odada bulunur. Bir elektrik kıvılcımı onları tutuşturduktan sonra, sıcaklıktaki değişim kaybedilen veya kazanılan ısıyı belirlemeye yardımcı olur.
Bir Kalorimetrenin Kalibrasyonu
Bir kalorimetreyi kalibre etmek için, bir miktar sıcak ve soğuk suyun sıcaklığını ölçmek gibi bilinen bir miktarda ısı aktaran bir işlem kullanabilirsiniz. Örneğin, soğuk ve sıcak suyu kahve fincanı kalorimetrenizde karıştırabilirsiniz. Daha sonra, zaman içindeki sıcaklığı ölçersiniz ve kalorimetrenin "son sıcaklığını" ve içeriğini hesaplamak için doğrusal regresyon kullanırsınız. Soğuk suyun kazandığı ısının, sıcak su tarafından kaybedilen ısıdan çıkarılması, kalorimetrenin kazandığı ısıyı verir. Bu rakamın kalorimetrenin sıcaklık değişimine bölünmesi, diğer deneylerde kullanabileceğiniz kalorimetre sabitini verir.
Kalorimetri Sınırlamaları
Hiçbir kalorimetre mükemmel değildir, çünkü çevresine ısı kaybedebilir. Her ne kadar laboratuvarlardaki bomba kalorimetreleri bu kayıpları en aza indirmek için izolasyona sahip olsa da, tüm ısı kaybını durdurmak mümkün değildir. Ayrıca, kalorimetredeki reaktifler iyi karışmamış olabilir, bu da dengesiz ısınmaya ve ölçümlerinizde başka bir olası hata kaynağına yol açar.
Muhtemel hata kaynakları dışında, başka bir sınırlama da çalışabileceğiniz tepki türlerini içerir. Örneğin, TNT'nin ayrışmasının ısıyı nasıl serbest bıraktığını bilmek isteyebilirsiniz. Bu tür bir reaksiyonun bir kahve fincanı kalorimetresinde çalışılması imkansız olacak ve hatta bir bomba kalorimetresinde pratik olmayabilir. Alternatif olarak, pas oluşturmak için demirin oksidasyonu gibi çok yavaş bir reaksiyon meydana gelebilir. Bu tür bir reaksiyon kalorimetre ile çalışmak çok zor olurdu.