introduktion till kemi
viktiga punkter
- en bombkalorimeter används för att mäta förändringen i inre energi, \Delta U , av en reaktion. Vid konstant volym är detta lika med qV, reaktionsvärmen.
- kalorimetern har sin egen värmekapacitet, som måste redovisas vid beräkningar.
termer
- bombkalorimetera bombkalorimeter är en typ av konstant volymkalorimeter som används för att mäta förbränningsvärmen för en viss reaktion.
- kaloriermängden energi som behövs för att höja temperaturen på 1 gram vatten med 1 kcal C. Det är en icke-SI-energienhet som motsvarar ungefär 4,18 Joule. En kalori (med ett kapital C) = 1000 kalorier.
Bombkalorimetern
Bombkalorimetri används för att mäta värmen som en reaktion absorberar eller släpper ut och används praktiskt taget för att mäta kaloriinnehållet i mat. En bombkalorimeter är en typ av konstant volymkalorimeter som används för att mäta en viss reaktions förbränningsvärme. Till exempel, om vi var intresserade av att bestämma värmeinnehållet i en sushirulle, skulle vi till exempel leta efter hur många kalorier den innehåller. För att göra detta skulle vi placera Sushirullen i en behållare som kallas “bomben”, försegla den och sedan fördjupa den i vattnet inuti kalorimetern. Sedan skulle vi evakuera all luft ur bomben innan vi pumpade i ren syrgas (O2). Efter att syret tillsatts skulle en säkring antända provet och orsaka att det förbränns, vilket ger koldioxid, gasformigt vatten och värme. Som sådan är bombkalorimetrar byggda för att motstå de stora tryck som produceras från gasformiga produkter i dessa förbränningsreaktioner.
när provet är helt förbränt överförs värmen som frigörs i reaktionen till vattnet och kalorimetern. Temperaturförändringen av vattnet mäts med en termometer. Den totala värmen som avges i reaktionen kommer att vara lika med värmen som erhålls av vattnet och kalorimetern:
q_{rxn}=-q_{cal}
Tänk på att värmen som erhålls av kalorimetern är summan av värmen som uppnås av vattnet, såväl som själva kalorimetern. Detta kan uttryckas enligt följande:
q_{Cal}=m_{water}C_{water}\Delta T + C_{cal}\Delta T
där Cwater anger vattnets specifika värmekapacitet (1 \frac{Cal}{g ^{\circ}C}), och Ccal är värmekapaciteten hos kalorimetern (typiskt i \frac{Cal}{^{\circ}C}). Därför är det nödvändigt att kalibrera kalorimetern för att bestämma Ccal när man kör bombkalorimetriexperiment.
eftersom volymen är konstant för en bombkalorimeter finns det inget tryckvolymarbete. Pga:
ugu = qV
där ugu är förändringen i inre energi, och qV betecknar den värme som absorberas eller frigörs av reaktionen mätt under förhållanden med konstant volym. (Detta uttryck härleddes tidigare i avsnittet” intern energi och entalpi”.) Således är den totala värmen som avges av reaktionen relaterad till förändringen i inre energi (ACI), inte förändringen i entalpi (ACI) som mäts under betingelser med konstant tryck.
värdet som produceras av sådana experiment återspeglar inte helt hur vår kropp bränner mat. Till exempel kan vi inte smälta fiber, så erhållna värden måste korrigeras för att ta hänsyn till sådana skillnader mellan experimentella (totala) och faktiska (vad människokroppen kan absorbera) värden.
