Introduktion til kemi
læringsmål
- Beskriv hvordan en bomb kalorimeter fungerer
nøglepunkter
- en bombe kalorimeter bruges til at måle ændringen i indre energi, \Delta U , af en reaktion. Ved konstant volumen er dette lig med KVV, reaktionsvarmen.
- kalorimeteret har sin egen varmekapacitet, som skal tages i betragtning ved beregninger.
Vilkår
- bomb calorimeterA bomb calorimeter er en type konstantvolumenkalorimeter, der anvendes til måling af forbrændingsvarmen af en bestemt reaktion.
- kalorieden mængde energi, der er nødvendig for at hæve temperaturen på 1 gram vand med 1 liter C. Det er en ikke-SI-enhed af energi svarende til cirka 4,18 Joules. En kalorie (med en kapital C) = 1000 kalorier.
bomben kalorimeter
bomben kalorimetri bruges til at måle den varme, som en reaktion absorberer eller frigiver, og bruges praktisk talt til at måle kalorieindholdet i fødevarer. En bombe kalorimeter er en type konstant volumen kalorimeter bruges til at måle en bestemt reaktion forbrændingsvarme. For eksempel, hvis vi var interesserede i at bestemme varmeindholdet i en sushirulle, for eksempel, ville vi søge at finde ud af antallet af kalorier, den indeholder. For at gøre dette ville vi placere sushirullen i en beholder kaldet “bomben”, forsegle den og derefter nedsænke den i vandet inde i kalorimeteret. Derefter evakuerede vi al luft ud af bomben, før vi pumpede i ren iltgas (O2). Efter at iltet er tilsat, vil en sikring antænde prøven, der får den til at forbrænde og derved give kulsyre, gasformigt vand og varme. Som sådan er bombekalorimetre bygget til at modstå det store tryk, der produceres fra de gasformige produkter i disse forbrændingsreaktioner.
når prøven er fuldstændig forbrændt, overføres den varme, der frigives i reaktionen, til vandet og kalorimeteret. Temperaturændringen af vandet måles med et termometer. Den samlede varme, der afgives i reaktionen, vil være lig med den varme, der opnås af vandet og kalorimeteret:
k_{rksn}=-k_{cal}
Husk, at den varme, der opnås af kalorimeteret, er summen af den varme, der opnås af vandet, såvel som selve kalorimeteret. Dette kan udtrykkes som følger:
k_{cal}=m_{vand}C_{vand} \ Delta T+C_{cal} \ Delta T
hvor Cvand angiver vandets specifikke varmekapacitet (1 \frac{cal}{g ^{\circ}C}), og Ccal er varmekapaciteten for kalorimeteret (typisk i \frac{cal}{^{\circ}C}). Derfor er det nødvendigt at kalibrere kalorimeteret for at bestemme Ccal, når man kører bombkalorimetrieksperimenter.
da lydstyrken er konstant for et bombenkalorimeter, er der intet trykvolumen arbejde. Derved:
Kuru=KVV
hvor Kuru er ændringen i den indre energi, og KVV betegner den varme, der absorberes eller frigives ved reaktionen målt under betingelser med konstant volumen. (Dette udtryk blev tidligere afledt i afsnittet” intern energi og Entalpi”.) Således er den samlede varme, der afgives ved reaktionen, relateret til ændringen i intern energi (portu), ikke ændringen i entalpi (PORH), som måles under betingelser med konstant tryk.
værdien produceret af sådanne forsøg afspejler ikke helt, hvordan vores krop forbrænder mad. For eksempel kan vi ikke fordøje fiber, så opnåede værdier skal korrigeres for at tage højde for sådanne forskelle mellem eksperimentelle (samlede) og faktiske (hvad menneskekroppen kan absorbere) værdier.
