Inhoud
Calorimeters meten de warmte van een chemische reactie of een fysieke verandering zoals smelten van ijs tot vloeibaar water. De reactiewarmte is belangrijk voor het begrijpen van de thermodynamica van chemische reacties en het voorspellen welke soorten reacties spontaan zullen plaatsvinden. Een eenvoudige calorimeter is heel eenvoudig te bouwen - u hebt alleen een paar piepschuimkoffiekopjes, een deksel en een thermometer nodig. Voordat u uw calorimeter gebruikt, moet u deze echter kalibreren en de calorimeterconstante bepalen. Volg de onderstaande stappen om de calorimeterconstante voor uw apparaat te vinden.
Trek een laboratoriumjas, bril en handschoenen aan.
Monteer de koffiekop calorimeter door een piepschuim koffiekop in de andere te steken en het deksel te bevestigen. Het lijkt misschien eenvoudig, maar als het correct is gekalibreerd, kan deze calorimeter voor koffiekopjes verrassend handig zijn voor het vinden van reactiewarmten.
Meet ongeveer 50 ml koud water af met behulp van de maatcilinder. In dit stadium hoeft er niet exact te zijn.
Meet het gewicht van uw lege calorimeter voor een koffiekopje tot op 0,01 gram (of zo dicht als u kunt krijgen). Voeg nu de 50 ml koud water toe, plaats het deksel terug en weeg de calorimeter opnieuw. Het verschil tussen de lege en volle gewichten is het gewicht van het koude water. Noteer deze waarde (tot op 0,01 gram nauwkeurig).
Weeg het bekerglas en noteer het gewicht (tot op 0,01 gram nauwkeurig). Voeg ongeveer 50 ml water toe en weeg het bekerglas opnieuw. Het verschil tussen de lege en volle gewichten is het gewicht van het warme water. Noteer deze waarde (tot op 0,01 gram nauwkeurig).
Bevestig de beker met behulp van de ringstandaard en de klem zodanig dat deze bovenop het gaasgaas boven de bunsenbrander staat. Het gaas voorkomt dat de vlam in direct contact met het glas komt. Plaats een van de twee thermometers in de beker en zet deze vast met een klem zodat deze in het water hangt, maar de bodem van de beker niet raakt.
Steek de bunsenbrander aan en verwarm het hete water voorzichtig tot ongeveer 80 graden C. Het is beter om het langzaam te verwarmen in plaats van het te snel te verwarmen en aan de kook te brengen.
Steek de tweede thermometer in de calorimeter door het deksel. Roer het water gedurende vier minuten in de calorimeter en registreer de temperatuur met tussenpozen van één minuut tot de dichtstbijzijnde 0,1 graden C. De temperatuur moet min of meer constant blijven; Als dit niet het geval is, laat het koude water dan nog minstens twee minuten staan.
Schakel net voor de vijfde minuut de bunsenbrander uit als u dit nog niet hebt gedaan en noteer de temperatuur van het warme water en het koude water. Giet snel en voorzichtig al het hete water in de calorimeter, plaats het deksel terug en hervat het roeren met de thermometer.
Meet en noteer de temperatuur in de calorimeter met tussenpozen van 30 seconden totdat in totaal vijf minuten zijn verstreken.
Open Excel of een ander spreadsheetprogramma. Voer de tijd in als de X-waarden en de temperaturen als de y-waarden en grafiek uw gegevens. Gebruik het spreadsheetprogramma om na het toevoegen van het hete water een regel te vinden die het beste bij de gegevens past. Neem de gegevenspunten van vóór het toevoegen van het hete water niet op in uw best passende lijn. De trendlijn moet lineair zijn.
Schrijf de best passende lijn uit uw grafiek. Sluit 5 minuten aan voor x en bereken y (de geëxtrapoleerde temperatuur na 5 minuten). Noem deze geëxtrapoleerde temperatuur Tf.
Trek Tf af van de temperatuur van het warme water net voordat u het aan de calorimeter hebt toegevoegd. Dit geeft u de verandering in de temperatuur van het warme water, Th. Vermenigvuldig Th met 4.184 en de massa van het hete water om erachter te komen hoeveel energie het hete water verloor in joules.
Trek de temperatuur van het koude water af van Tf; dit geeft je Tc, de temperatuurverandering van het koude water. Vermenigvuldig met de massa van het koude water en 4.184 om de hoeveelheid energie te vinden die wordt verkregen door het koude water in joules.
Trek de energie gewonnen door het koude water af van de energie verloren door het warme water. Dit geeft u de hoeveelheid energie die door de calorimeter wordt gewonnen.
Deel de gewonnen energie door de calorimeter door Tc (de temperatuurverandering van het koude water). Dit laatste antwoord is je calorimeterconstante.