Combustione di un combustibile, un ossidante e una fonte di accensione. Maggior parte dei combustibili sono costituiti da idrocarburi — composti che contengono carbonio e idrogeno, possibilmente insieme ad altri elementi come l'ossigeno. Combustibili di idrocarburo producono anidride carbonica (CO2) e acqua (H2O) come i loro prodotti di combustione, insieme al calore (vedi riferimenti 1). Chimici termine il calore prodotto da una reazione di combustione "calore di combustione" e di solito esprimere in unità di kilojoules del calore prodotto per grammo o mole di combustibile, o kJ/g (vedi riferimenti 2, contenuto energetico dei combustibili fossili). Farmacia misura il calore prodotto da una reazione di combustione mediante calorimetria, in cui lo sperimentatore brucia un combustibile e permette di riscaldare un contenitore d'acqua (Vedi i riferimenti 3). Il chimico quindi misura l'aumento della temperatura dell'acqua e svolge una serie di calcoli per determinare il calore prodotto dalla reazione (vedi riferimenti 4,5).
Istruzioni
• Riempire un bruciatore ad alcool circa tre quarti pieno con il carburante deve essere testato. Accende lo stoppino e osservare la fiamma. La fiamma dovrebbe essere non più di 1 pollice di altezza e produrre fuliggine minima. Se necessario, spegnere la fiamma e regolare lo stoppino, fino a quando l'altezza della fiamma è corretta.
• Allestito uno stand di anello con un anello di ferro del diametro di 4 pollici. Può tagliare la parte superiore fuori di un vuoto di alluminio, e due fori di perforazione attraverso i lati della lattina direttamente di fronte a uno altro vicino alla cima. Inserire un vetro asta di miscelatura attraverso i fori, quindi sospendere la latta con la bacchetta attraverso l'anello di ferro.
• Riempire un becher da 400 ml circa la metà piena e aggiungere due o tre cubetti di ghiaccio. Mescolare l'acqua, quindi misurare 100 ml di acqua fredda in un cilindro graduato da 100 ml e trasferirlo in lattina di alluminio.
• Inserire un termometro nell'acqua all'interno della latta di alluminio e registrare la temperatura di partenza come T(initial). Pesare il bruciatore su una bilancia e registrare la sua partenza di massa come m(initial).
• Posizionare il bruciatore all'interno di un bicchiere da 800 ml, quindi posizionare il bruciatore sotto la latta. Posizionare il bruciatore spento sotto la lattina di alluminio e regolare l'anello di ferro, in modo che il fondo della lattina si trova circa 3 pollici sopra lo stoppino del bruciatore. Il becher impedirà correnti d'aria di interferire con il trasferimento di calore tra la fiamma e può.
• Accendere il bruciatore con un grill allungato più leggero. Utilizzare il termometro per mescolare periodicamente l'acqua. Monitorare la temperatura dell'acqua fino a circa 45 gradi Celsius, quindi sollevare la latta regolando l'anello di ferro e spegnere il bruciatore di tappatura esso. Continuare a mescolare l'acqua fino a quando la temperatura comincia a cadere, quindi registrare la più alta temperatura osservata come T(final). Rimuovere il bruciatore da Becher e pesare nuovamente. Registrare questo peso come il m(final).
• Calcolare il calore trasferito all'acqua in kilojoule, kJ, secondo q = m s delta(T), dove m rappresenta la massa di acqua (in questo caso 100 g), s è la capacità di calore specifico dell'acqua, 0.004184 kJ/gC, e delta(T) è T(final) - T(initial). Ad esempio, se la temperatura dell'acqua è aumentato da 20 ° C a 47 C, quindi delta(T) = 27 C e q = 100 0.004184 27 = 11.3 kJ.
• Calcolare il calore di combustione, H, del combustibile secondo H = - q / m(fuel), dove - q rappresenta il valore negativo del calore trasferito al calorimetro come determinata nel passaggio 7 e m(fuel) rappresenta la massa di combustibile bruciato. Così, se la massa del bruciatore è diminuito da 165.66 a 164.95, quindi m(fuel) = 165.66-164.95 = 0,71 g e H = -11,3 kJ / 0,71 g = 16 kJ/g.
Consigli & Avvertenze
- Tutti i combustibili di combustione sono, per definizione, combustibili. Non riporli vicino a fiamme aperte. Indossare occhiali protettivi quando si lavora con qualsiasi sostanza chimica.