Úvod do Chemie

podmínky

• kalorimetr kávové šálkypříklad kalorimetru s konstantním tlakem.
• adiabaticnepovoluje žádný přenos tepelné energie; dokonale izolační.
• kalorimetr s konstantním tlakemměří změnu entalpie reakce vyskytující se v roztoku, během níž tlak zůstává konstantní.

kalorimetrie s konstantním tlakem

kalorimetr s konstantním tlakem měří změnu entalpie reakce vyskytující se v kapalném roztoku. V tomto případě zůstává plynný tlak nad roztokem konstantní a říkáme, že reakce probíhá za podmínek konstantního tlaku. Teplo převedeno do/z řešení, aby reakce se vyskytují, je rovno změně entalpie (\Delta H = q_P), a konstantní tlak kalorimetru tedy opatření tato reakční teplo. Naproti tomu objem kalorimetru bomby je konstantní, takže nedochází k práci s tlakem a měřené teplo souvisí se změnou vnitřní energie (\Delta u=q_V).

jednoduchý příklad konstantní tlak kalorimetru je káva-šálek kalorimetru, který je zhotoven ze dvou vnořených kelímky a víko s dvěma otvory, který umožňuje vložení teploměr a za stálého míchání tyč. Vnitřní pohár obsahuje známé množství kapaliny, obvykle vody, která absorbuje teplo z reakce. Předpokládá se, že vnější pohár je dokonale adiabatický, což znamená, že neabsorbuje vůbec žádné teplo. Jako takový se předpokládá, že vnější pohár je dokonalým izolátorem.

výpočet měrného tepla

údaje shromážděné během experimentu s konstantním tlakem kalorimetrie lze použít k výpočtu tepelné kapacity neznámé látky. Již víme, že naše rovnice týkající tepla (q), měrná tepelná kapacita (C), a změny v pozorované teploty (\Delta T) :

q=mC\Delta T

nyní Budeme ilustrovat, jak používat tuto rovnice pro výpočet měrné tepelné kapacity látky.

Příklad 1

student ohřívá 5,0 g vzorku z neznámého kovu na teplotu 207 ^\circC, a pak kapky vzorku do kávy-cup kalorimetru obsahujícího 36.0 g vody na 25.0 ^\circC. Po stanovení tepelné rovnováhy je konečná teplota vody v kalorimetru 26.0^ \ oběž. Jaké je specifické teplo neznámého kovu? (Specifické teplo vody je 4.18 \frac {J} {g^\circ C})

stěny káva-šálek kalorimetru se předpokládá, že jsou dokonale adiabatické, takže můžeme předpokládat, že veškeré teplo z kovu byl převeden na vodu:

-q_{kov}=q_{voda}

Nahrazení v naší výše uvedené rovnice, dostaneme:

-m_{kov}C_{kov} \Delta T_{kov}=m_{voda}C_{voda}\Delta T_{voda}

Pak můžeme připojit naše známé hodnoty:

-(5.0\;g)C_{kov}(26.0^\circ C-207^\circ C)=(36.0\;g)(4.18\; \frac {J}{g^\circ C})(26.0^\circ C-25.0^\circ C)

Řešení pro C_{kov}, dostaneme

C_{kov}=0.166\; \frac {J} {g^\circ C}

měrná tepelná kapacita neznámého kovu je 0.166 \frac {J} {g ^\circ C} .

Příklad 2

určit standardní entalpie reakce H+(aq) + OH–(aq) → H2O(l), stejné objemy 0,1 M roztoků HCl a NaOH lze kombinovat zpočátku při 25°C.

Tento proces je exotermní, a jako výsledek, určité množství tepla qP bude uvolněna do roztoku. Počet joulů tepla bylo vydáno do každý gram roztoku se vypočítá ze součinu nárůst teploty a měrné tepelné kapacity vody (za předpokladu, že roztok se zředí natolik, že jeho měrná tepelná kapacita je stejná jako u čisté vody). Celkové množství přeneseného tepla pak lze vypočítat vynásobením výsledku hmotností roztoku.

\Delta H=q_P = m_{sol ‘n}C_{water} \Delta T_{sol’ n}

Všimněte si, že ΔH = qP, protože proces se provádí při konstantním tlaku.