Tartalom
A kaloriméter talán egy fantasztikus tudományos berendezésnek hangzik, de valójában egy nagyon egyszerű hőmérő eszköz, amelyet otthon készíthet két kávéscsésze segítségével. A tudományos projektekben gyakran használt kísérletek során mérik a kémiai vagy fizikai folyamatokban részt vevő hőmennyiséget, például hőátadást vagy egy anyag fajlagos hőjét.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
A folyadék hőmérséklete megváltozik, amikor energiát nyer vagy veszít. A kaloriméter méri a folyadék tömegét és a hőmérséklet változását a folyadék által elért vagy elvesztett energia mennyiségének meghatározására.
A kaloriméter alkatrészei
A kaloriméternek két edénye van: egy külső és egy belső edény. A két edény közötti levegő hőszigetelőként működik, vagyis nincs (vagy minimális) hőcsere a belső edény belsejében és a külső környezet között. A tudományos laboratóriumokban alkalmazott kaloriméterek szigetelőanyagból készült rostgyűrűvel rendelkeznek, amely a belső edényt a külső edény közepén tartja. Ezek tartalmaznak egy hőmérőt, amellyel megmérik a belső edényben lévő folyadék hőmérsékletét, és egy keverőt, amely a folyadék keverését és a hő elosztását szolgálja az edényben. Könnyen elkészítheti otthon a kalorimétet polisztirolpoharakkal, borítóval, hőmérővel és keverővel. A "kávéscsésze" kaloriméter azonban nagyobb hőcserét tesz lehetővé a környezetével, és kevésbé pontos eredményeket hoz.
A hőátadás mérése
Ha egy hőmérőben levő oldatban exoterm reakció (kémiai reakció, amely energiát bocsát ki fényből vagy hőből) történik, akkor az oldat hőt használ fel, amely emeli a hőmérsékletét. Ha bekövetkezik egy endoterm reakció (a környezetéből energiát felszívó reakció), az oldat hőt veszít, amely csökkenti annak hőmérsékletét. A hőmérsékleti különbség az oldat fajlagos hőjével és tömegével együtt lehetővé teszi, hogy meghatározza, mennyi hőt használ a reakció. Például, ha egy forró rézdarabot hideg vízmennyiségbe helyez egy kaloriméterben, akkor a rézből a víz folyik. A réz hőmérséklete csökken, és a víz hőmérséklete megemelkedik, amíg ugyanaz a hőmérséklet nem lesz (hőegyensúly). A folyamat során nem vesz fel vagy veszít hőt, mert a kaloriméter lehetővé teszi a hőátadást a két anyag között.
Fajlagos hőmérés
A fajlagos hő az az energiamennyiség, amely 1 Celsius fok / gramm anyag hőmérsékleti változásának előállításához szükséges, és az anyagok között változhat. Például a víz fajsúlya 1,00 kalória / gramm Celsius fok. Az ismeretlen fém fajsúlyának meghatározásához tegyen egy melegített fémdarabot vízben a kaloriméter belső edényébe. Miután megmérte mind a fém, mind a víz végső hőmérsékletét, például a víz által elért legmagasabb hőmérsékletet, kiszámíthatja a fém fajlagos hőjét. Először szorozza meg a víz tömegét a fajlagos vízhővel a víz hőmérséklet-változásával, majd szorozza meg a fém tömegét a fém hőmérséklet-változásával. Ossza el az elsõ válaszát a második válaszával, hogy megállapítsa a fém fajsúlyát.