wstęp do chemii
kluczowe punkty
- kalorymetr bombowy służy do pomiaru zmiany energii wewnętrznej, \ Delta U, reakcji. Przy stałej objętości jest to równe qV, ciepło reakcji.
- kalorymetr ma własną pojemność cieplną, którą należy uwzględnić podczas wykonywania obliczeń.
termin
- kalorymetr bombowy kalorymetr bombowy jest rodzajem kalorymetru o stałej objętości używanego do pomiaru ciepła spalania danej reakcji.
- kaloryczność ilości energii potrzebnej do podniesienia temperatury 1 grama wody o 1 °C. Jest to nie-SIOWA jednostka energii odpowiadająca około 4,18 dżuli. Kaloria (z dużą literą C) = 1000 kalorii.
kalorymetr bombowy
kalorymetria bombowa służy do pomiaru ciepła, które reakcja pochłania lub uwalnia, i jest praktycznie używana do pomiaru zawartości kalorii w żywności. Kalorymetr bombowy jest rodzajem kalorymetru o stałej objętości używanego do pomiaru ciepła spalania danej reakcji. Na przykład, gdybyśmy byli zainteresowani określeniem zawartości ciepła w rolce sushi, na przykład, szukalibyśmy liczby kalorii w niej zawartych. W tym celu umieściliśmy rolkę sushi w pojemniku zwanym “bombą”, zapieczętowaliśmy ją, a następnie zanurzyliśmy w wodzie wewnątrz kalorymetru. Następnie ewakuowaliśmy całe powietrze z bomby przed wpompowaniem czystego tlenu (O2). Po dodaniu tlenu, bezpiecznik zapaliłby próbkę, powodując jej spalanie, co dało dwutlenek węgla, gazową wodę i ciepło. W związku z tym kalorymetry bombowe są skonstruowane tak, aby wytrzymać duże ciśnienie wytwarzane przez produkty gazowe w tych reakcjach spalania.
po całkowitym spaleniu próbki ciepło uwolnione w reakcji przenosi się do wody i kalorymetru. Zmiana temperatury wody mierzona jest termometrem. Całkowite ciepło wydzielane w reakcji będzie równe ciepłu uzyskanemu przez wodę i kalorymetr:
q_{RXN}= – q_{cal}
należy pamiętać, że ciepło uzyskane przez kalorymetr jest sumą ciepła uzyskanego przez wodę, jak również samego kalorymetru. Można to wyrazić w następujący sposób:
q_{cal}=M_{water}C_{water}\Delta T+C_{cal}\Delta T
gdzie Cwater oznacza właściwą pojemność cieplną wody (1 \frac{cal}{g ^{\circ}C}), A Ccal jest pojemnością cieplną kalorymetru (zazwyczaj w \frac{cal}{^{\circ}C}). Dlatego podczas przeprowadzania eksperymentów z kalorymetrią bombową konieczne jest skalibrowanie kalorymetru w celu określenia Ccal.
ponieważ objętość jest stała dla kalorymetru bombowego, nie ma pracy ciśnieniowo-objętościowej. W rezultacie:
ΔU=qV
gdzie ΔU oznacza zmianę energii wewnętrznej, a qV oznacza ciepło pochłonięte lub uwolnione w reakcji zmierzone w warunkach stałej objętości. (Wyrażenie to zostało wcześniej wyprowadzone w sekcji “energia wewnętrzna i Entalpia”.) Tak więc całkowite ciepło wydzielane przez reakcję jest związane ze zmianą energii wewnętrznej (ΔU), a nie ze zmianą entalpii (ΔH), która jest mierzona w warunkach stałego ciśnienia.
wartość wytwarzana przez takie eksperymenty nie odzwierciedla całkowicie tego, w jaki sposób nasze ciało spala żywność. Na przykład, nie możemy trawić błonnika, więc uzyskane wartości muszą zostać skorygowane, aby uwzględnić takie różnice między wartościami eksperymentalnymi (całkowitymi) i rzeczywistymi (co organizm ludzki może wchłonąć).
