Chemici en fysici gebruik van een techniek genoemd calorimetrie voor het meten van de hoeveelheid warmte afgegeven of geabsorbeerd tijdens een chemische reactie. De calorimeter bestaat meestal uit een container gevuld met vloeistof, meestal water, een thermometer voor bewaking van temperatuur en een apparaat voor het roeren van het water. De calorimeter zelf wellicht zo simpel zijn als een kopje piepschuim. Berekeningen van calorimetrie afhangen van de eerste wet van de thermodynamica, waarin staat dat de energie niet kan worden gemaakt of vernietigd. Toegepast op calorimetrie, moeten dit betekent dat de warmte geproduceerd tijdens een chemische reactie worden overgedragen aan de calorimeter of, meer in het bijzonder aan het water binnen de calorimeter. Daarom, als de scheikundige of natuurkundige kan de meting van warmte die door het water geabsorbeerd, dan weet ze de hoeveelheid warmte die door de reactie.
Wat die u nodig hebt
- Wetenschappelijke rekenmachine
Bereken de verandering in temperatuur, delta(T), van het water in de calorimeter volgens de vergelijking delta(T) = eindtemperatuur - aanvankelijke temperatuur. Ervan uitgaande dat de reactie was exotherme, dat wil zeggen, het bracht warmte, delta(T) moeten vertonen een positieve waarde. Als de reactie endotherme, dat wil zeggen was, het warmte geabsorbeerd, dan delta(T) zou negatieve. Dus als het aanvankelijke temperatuur 24.0 graden Celsius was en de definitieve temperatuur 33.4 graden Celsius, dan delta(T) was = 33,4-24,0 = 9.6 graden Celsius, en de reactie is exotherm.
Bereken de massa van het water in de calorimeter. Als u een reeks instructies volgen zoals van een laboratorium-procedure in een leerboek, de instructies moeten hebben opgenomen een stap in die ofwel een vaste hoeveelheid water werd gemeten in, bijvoorbeeld, een gegradueerde cilinder, of de calorimeter cup werd gewogen op een evenwicht voordat en nadat het water werd toegevoegd. Als u een vaste hoeveelheid water gemeten, zal vervolgens de massa in gram gelijk zijn aan het volume in milliliter. Als u de calorimeter vóór en na de toevoeging van water gewogen, zal dan de massa van het water gelijk zijn aan de massa van de calorimeter en water samen minus de massa van het lege cup. Bijvoorbeeld, als de lege calorimeter cup gewogen 4.65 g en de calorimeter plus water woog 111.88 gram, dan de massa van het water was 111.88-4.65 = 107.23 g.
Berekenen van de warmte verkregen door de calorimeter, Q, volgens de vergelijking Q = c delta(T) m, waarbij m vertegenwoordigt de massa van het water berekend in stap 2, c geeft de capaciteit van de warmte van het water, of 4.184 joule per gram per graad Celsius, J/gC, en delta(T) vertegenwoordigt de verandering in temperatuur berekend in stap 1. Voortzetting van het voorbeeld uit stap 1 en 2, Q = 107.23 g 4.184 J/gC 9.6 C = 4.3 * 10 ^ 3 J, of 4.3 kJ. Hiermee wordt de warmte opgenomen door de calorimeter.
