İçerik
Kalorimetreler kimyasal reaksiyonun sıcaklığını veya sıvı suya eriyen buz gibi fiziksel bir değişikliği ölçer. Reaksiyonun ısısı, kimyasal reaksiyonların termodinamiğini anlamak ve kendiliğinden hangi tür reaksiyonların gerçekleşeceğini tahmin etmek için önemlidir. Temel bir kalorimetrenin oluşturulması çok kolaydır - ihtiyacınız olan tek şey bir kaç Straforlu kahve fincanı, bir kapak ve bir termometre. Bununla birlikte, kalorimetrenizi kullanmadan önce kalibre etmeniz ve kalorimetre sabitini belirlemeniz gerekir. Cihazınızın kalorimetre sabitini bulmak için aşağıda belirtilen adımları izleyin.
Laboratuvar önlüğü, gözlük ve eldiven takın.
Bir adet Straforlu kahve fincanı diğerine takarak ve kapağı takarak kahve fincanı kalorimetresini birleştirin. Basit görünebilir, ancak uygun şekilde kalibre edilmişse, bu kahve fincanı kalorimetresi, reaksiyonun sıcaklığını bulmak için şaşırtıcı bir şekilde yararlı olabilir.
Dereceli silindiri kullanarak yaklaşık 50 mL soğuk suyu ölçün. Bu aşamada kesin olmaya gerek yok.
Boş kahve fincan kalorimetrenizin ağırlığını en yakın 0.01 grama kadar ölçün (veya alabildiğiniz kadar yakın). Şimdi, 50 mL soğuk su ekleyin, kapağı değiştirin ve kalorimetreyi yeniden tartın. Boş ve dolu ağırlıklar arasındaki fark, soğuk suyun ağırlığıdır. Bu değeri kaydedin (en yakın 0.01 grama kadar).
Beher tartılır ve ağırlığı kaydedilir (en yakın 0.01 gram'a kadar). Yaklaşık 50 mL su ilave edin ve beher kabını yeniden tartın. Boş ve dolu ağırlıklar arasındaki fark, sıcak suyun ağırlığıdır. Bu değeri kaydedin (en yakın 0.01 grama kadar).
Ringtand ve kelepçeyi kullanarak beher, tel gazlı bez ağının üzerine bunsen burner üzerinde duracak şekilde sabitleyin. Tel gazlı örgüler, alevin camla doğrudan temas etmesini önler. İki termometreden birini behere yerleştirin ve suda asılı olacak şekilde ancak bir beherin dibine değmeyecek şekilde bir kelepçe kullanarak sabitleyin.
Bunker ocağını yakın ve sıcak suyu yaklaşık 80 derece C'ye kadar hafifçe ısıtın. Çok hızlı bir şekilde ısıtıp kaynatmak yerine yavaşça ısıtmak daha iyidir.
İkinci termometreyi kapaktan kalorimetreye yerleştirin. Kalorimetre içindeki suyu dört dakika karıştırın ve sıcaklığını bir dakikalık aralıklarla en yakın 0.1 derece C'ye kaydedin. Sıcaklık az çok sabit kalmalıdır; değilse, soğuk suyun en az iki dakika daha oturmasını sağlayın.
Beşinci dakikadan hemen önce, daha önce yapmadıysanız, Bunsen yakıcısını kapatın ve sıcak suyun ve soğuk suyun sıcaklığını kaydedin. Tüm sıcak suyu kalorimetreye hızlı ve dikkatli bir şekilde dökün, daha sonra kapağı değiştirin ve termometre ile karıştırmaya devam edin.
Toplam beş dakika geçene kadar kalorimetre içindeki sıcaklığı 30 saniyelik aralıklarla ölçün ve kaydedin.
Excel'i veya başka bir elektronik tablo programını açın. Zamanı X-değerleri ve sıcaklıkları y-değerleri olarak girin ve verilerinizi grafik haline getirin. Sıcak su ekledikten sonra verilere en uygun hattı bulmak için elektronik tablo programını kullanın. En iyi hattınıza sıcak su eklemeden önce veri noktalarını dahil etmeyin. Trend çizgisi doğrusal olmalıdır.
Grafiğinizden en uygun çizgiyi yazın. X için 5 dakika takın ve y'yi (5 dakikadaki ekstrapolasyon sıcaklığı) hesaplayın. Bu ekstrapolasyon sıcaklığına Tf adını verin.
Kalorimetreye eklemeden hemen önce sıcak suyun sıcaklığından Tf'yi çıkarın. Bu size sıcak suyun sıcaklığındaki değişimi verecektir. Sıcak suyun joule cinsinden ne kadar enerji kaybettiğini bulmak için 4.184 ile Th ve sıcak suyun kütlesi ile çarpın.
Soğuk suyun sıcaklığını Tf'den çıkarın; bu size soğuk suyun sıcaklık değişimi olan Tc'yi verecektir. Soğuk suyun kütlesiyle çarpın ve 4.184, joule cinsinden soğuk suyun kazandığı enerji miktarını bulun.
Soğuk suyun kazandığı enerjiyi sıcak suyun kaybettiği enerjiden çıkarın. Bu size kalorimetrenin kazandığı enerji miktarını verecektir.
Kalorimetre tarafından kazanılan enerjiyi Tc'ye (soğuk suyun sıcaklık değişimi) bölün. Bu son cevap kalorimetre sabitinizdir.