Introducere în chimie
obiectivul de învățare
- descrie cum funcționează un calorimetru bombă
puncte cheie
- un calorimetru bombă este utilizat pentru a măsura schimbarea energiei interne, \ Delta U, a unei reacții. La un volum constant, acesta este egal cu qV, căldura de reacție.
- calorimetrul are propria capacitate de căldură, care trebuie contabilizată la efectuarea calculelor.
Termeni
- calorimetrul bombei calorimetrul bombei este un tip de calorimetru cu volum constant utilizat în măsurarea căldurii de ardere a unei anumite reacții.
- caloriicantitatea de energie necesară pentru a crește temperatura de 1 gram de apă cu 1 hectar C. Este o unitate de energie non-SI echivalentă cu aproximativ 4,18 Jouli. O Calorie (cu un capital C) = 1000 de calorii.
calorimetria bombei
calorimetria bombei este utilizată pentru a măsura căldura pe care o reacție o absoarbe sau o eliberează și este practic utilizată pentru a măsura conținutul de calorii al alimentelor. Un calorimetru bombă este un tip de calorimetru cu volum constant utilizat pentru a măsura căldura de ardere a unei anumite reacții. De exemplu, dacă am fi interesați să determinăm conținutul de căldură al unui rulou de sushi, de exemplu, am căuta să aflăm numărul de calorii pe care le conține. Pentru a face acest lucru, așezăm ruloul de sushi într-un recipient denumit “bomba”, îl sigilăm și apoi îl scufundăm în apa din interiorul calorimetrului. Apoi, vom evacua tot aerul din bombă înainte de a pompa în gaz de oxigen pur (O2). După adăugarea oxigenului, o siguranță ar aprinde proba, determinând arderea acesteia, producând astfel dioxid de carbon, apă gazoasă și căldură. Ca atare, calorimetrele cu bombă sunt construite pentru a rezista presiunilor mari produse de produsele gazoase în aceste reacții de ardere.
odată ce eșantionul este complet ars, căldura eliberată în reacție se transferă în apă și calorimetru. Schimbarea temperaturii apei este măsurată cu un termometru. Căldura totală degajată în reacție va fi egală cu căldura câștigată de apă și calorimetru:
q_{rxn}=-q_{cal}
rețineți că căldura câștigată de calorimetru este suma căldurii câștigate de apă, precum și calorimetrul în sine. Aceasta poate fi exprimată după cum urmează:
q_{cal}=m_{apă}C_{apă}\Delta T+C_{cal}\Delta t
unde Cwater denotă capacitatea termică specifică a apei (1 \frac{cal}{g ^{\circ}C}), iar Ccal este capacitatea termică a calorimetrului (de obicei în \frac{cal}{^{\circ}c}). Prin urmare, atunci când se execută experimente de calorimetrie cu bombă, este necesar să se calibreze calorimetrul pentru a determina Ccal.
deoarece volumul este constant pentru un calorimetru bombă, nu există nici o lucrare de presiune-volum. Ca rezultat:
OLIFU=qV
unde OLIFU este schimbarea energiei interne, iar qV denotă căldura absorbită sau eliberată de reacția măsurată în condiții de volum constant. (Această expresie a fost derivată anterior în secțiunea” energie internă și entalpie”.) Astfel, căldura totală degajată de reacție este legată de schimbarea energiei interne (ZIFU), nu de schimbarea entalpiei (ZIF) care se măsoară în condiții de presiune constantă.
valoarea produsă de astfel de experimente nu reflectă complet modul în care corpul nostru arde alimentele. De exemplu, nu putem digera fibrele, astfel încât valorile obținute trebuie corectate pentru a ține cont de astfel de diferențe între valorile experimentale (totale) și cele reale (ceea ce corpul uman poate absorbi).
