Un calorimetro misura il calore rilasciato o assorbito da una reazione. La calorimetria è uno strumento importante in chimica e chimici lavorano spesso con dispositivi chiamati calorimetri bomba. Per gli esperimenti di casa o a scuola, tuttavia, un calorimetro di tazza di caffè è sufficiente per effettuare misurazioni ruvido. Prima di utilizzare il calorimetro, è necessario calibrarlo con una reazione che fornisce una quantità nota di calore.
Istruzioni
• Riempire un recipiente con acqua fredda. Inserire entrambi termometri e misurare la temperatura di ciascuna per assicurarsi che registrano la stessa temperatura. Se per qualche motivo non lo fanno, prendere la differenza tra i due e correggere tutte le misurazioni successive con i termometri da questa differenza. Ad esempio, se un termometro misura 10,1 gradi C e l'altra misura 10,3 gradi C, aggiungere 0,2 gradi per tutte le misurazioni effettuate con il primo termometro per il resto dell'esperimento.
• Fare due calorimetri inserendo un bicchiere di polistirolo in un altro e coprirla con il coperchio.
• Scaldare un po' acqua nel forno a microonde per circa 20 secondi e registrare la temperatura.
• Versare 50 ml di acqua fredda in un calorimetro e 50 millilitri di acqua calda in altra. Coprire entrambe calorimetri con i coperchi e misurare la temperatura in ciascuna con i termometri. Registrare la temperatura a intervalli di un minuto per un totale di quattro minuti. (È possibile controllare ora utilizzando un orologio o l'orologio del forno a microonde).
• Versare l'acqua calda il calorimetro di acqua fredda e misurare la temperatura a intervalli di un minuto per un totale di tre minuti.
• Tracciare i dati su carta millimetrata, utilizzando il tempo come l'asse x e la temperatura come l'asse y. Si dovrebbero avere punti di dati che formano tre linee separate: il calorimetro con acqua freddo, il calorimetro di acqua calda e la temperatura dell'acqua miscelata.
• Utilizzare il grafico per la temperatura dell'acqua mista a fare una regressione lineare, dove troverete i valori di m e b per l'equazione y = mx + b. Y in questa equazione sarà temperatura mentre b sarà l'intercetta y. Il link nella sezione risorse di questo articolo fornisce una semplice calcolatrice che è possibile utilizzare per trovare m e b.
• Utilizzare l'equazione derivata nell'ultimo passaggio per calcolare la temperatura dell'acqua miscelata a X = 4 minuti.
• Sottrarre la temperatura dell'acqua fredda a 4 minuti dalla temperatura dell'acqua miscelata e moltiplicare la differenza di 4,18 e 50 per ottenere la quantità di calore guadagnato di acqua fresca.
• Sottrarre la temperatura dell'acqua miscelata dalla temperatura dell'acqua calda a 4 minuti e moltiplicare per 50 e 4,18 per ottenere la quantità di calore perso per l'acqua calda.
• Sottrarre il calore guadagnato dall'acqua fredda dal calore perduto dall'acqua calda e chiamare questo valore X. Successivamente, è possibile dividere X per la differenza di temperatura tra l'acqua fresca a 4 minuti e l'acqua mista a 4 minuti. Questa risposta finale è la capacità termica del tuo calorimetro di acqua fredda.
Consigli & Avvertenze
- Questo processo utilizza un grafico per trovare la capacità termica del calorimetro tazza di caffè. Come potete vedere, tuttavia, non è tanto preciso quanto potrebbe essere. Per prima cosa, questa procedura non chiederà di trovare l'errore o l'incertezza nei calcoli. Nella scienza, una misura senza un'incertezza è privo di significato perché nessuna misura può essere infinitamente precisa.