Inleiding in de Chemie
leerdoel
- Beschrijven hoe een bomb calorimeter werkt
Belangrijkste Punten
- Een bomb calorimeter wordt gebruikt voor het meten van de verandering in inwendige energie, \Delta U , van een reactie. Bij constant volume is dit gelijk aan qV, de reactiewarmte.
- de calorimeter heeft zijn eigen warmtecapaciteit, die bij de berekeningen moet worden meegenomen.
Terms
- bom calorimeterA bom calorimeter is een type calorimeter met constant volume die wordt gebruikt bij het meten van de verbrandingswarmte van een bepaalde reactie.
- caloriede hoeveelheid energie die nodig is om de temperatuur van 1 gram water met 1 °C te verhogen. Een Calorie ( met een hoofdletter C) = 1000 calorieën.
de Bomcalorimeter
Bomcalorimetrie wordt gebruikt om de warmte te meten die een reactie absorbeert of afgeeft, en wordt praktisch gebruikt om het caloriegehalte van voedsel te meten. Een bomcalorimeter is een soort calorimeter met constant volume die gebruikt wordt om de verbrandingswarmte van een bepaalde reactie te meten. Als we bijvoorbeeld geïnteresseerd waren in het bepalen van het warmtegehalte van een sushibroodje, zouden we op zoek zijn naar het aantal calorieën dat erin zit. Om dit te doen, plaatsten we de sushi rol in een container die de “bom” wordt genoemd, verzegelen het en dompelen het vervolgens onder in het water in de calorimeter. Dan evacueren we alle lucht uit de bom voordat we puur zuurstofgas (O2) pompen. Nadat de zuurstof is toegevoegd, zou een zekering het monster ontsteken waardoor het verbrandt, waardoor kooldioxide, gasvormig water en warmte. Als zodanig zijn bomcalorimeters gebouwd om de grote druk te weerstaan die wordt geproduceerd door de gasvormige producten in deze verbrandingsreacties.
zodra het monster volledig is verbrand, gaat de warmte die in de reactie vrijkomt over naar het water en de calorimeter. De temperatuurverandering van het water wordt gemeten met een thermometer. De totale warmte die in de reactie wordt afgegeven, zal gelijk zijn aan de warmte die wordt verkregen door het water en de calorimeter:
q_{rxn}=-q_{cal}
Houd er rekening mee dat de warmte die wordt verkregen door de calorimeter de som is van de warmte die wordt verkregen door het water, evenals de calorimeter zelf. Dit kan als volgt worden uitgedrukt:
q_{cal} = M_{water}C_{water}\Delta T+C_{cal} \ Delta T
waarbij Cwater de specifieke warmtecapaciteit van het water aangeeft (1 \ frac{cal}{g ^{\circ} C}), en Ccal de warmtecapaciteit van de calorimeter is (typisch in \frac{cal}{^{\circ}C}). Daarom is het bij het uitvoeren van bomcalorimetrie-experimenten noodzakelijk om de calorimeter te kalibreren om Ccal te bepalen.
aangezien het volume constant is voor een bomcalorimeter, is er geen Druk-volume werk. Als gevolg daarvan:
ΔU = qV
waarbij ΔU de verandering in de interne energie is en qV de warmte aangeeft die wordt geabsorbeerd of afgegeven door de reactie, gemeten onder omstandigheden van constant volume. (Deze uitdrukking werd eerder afgeleid in de sectie” interne energie en enthalpie”.) Zo is de totale warmte die door de reactie wordt afgegeven gerelateerd aan de verandering in interne energie (ΔU), niet de verandering in enthalpie (ΔH) die wordt gemeten onder omstandigheden van constante druk.
de waarde van dergelijke experimenten weerspiegelt niet volledig hoe ons lichaam voedsel verbrandt. We kunnen bijvoorbeeld vezels niet verteren, dus verkregen waarden moeten worden gecorrigeerd om rekening te houden met dergelijke verschillen tussen experimentele (totale) en werkelijke (wat het menselijk lichaam kan absorberen) waarden.
