Cách tính hằng số nhiệt lượng kế

NộI Dung

• Xác định hằng số nhiệt lượng kế
• Đo nhiệt dung riêng

Nếu bạn định tiến hành một thí nghiệm để xác định lượng nhiệt bị mất hoặc thu được trong một phản ứng hóa học hoặc một quá trình khác, bạn phải thực hiện nó trong một thùng chứa. Bình chứa, là nhiệt lượng kế, có thể đơn giản như một cốc xốp hoặc tinh vi như một vật chứa chống nổ được ngâm trong nước. Dù bằng cách nào, nó sẽ hấp thụ một phần nhiệt, vì vậy điều quan trọng là phải hiệu chỉnh nó trước khi bạn tiến hành thí nghiệm. Hiệu chuẩn cung cấp cho bạn một số gọi là hằng số nhiệt lượng kế. Lượng năng lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ của nhiệt lượng kế lên 1 độ C. Một khi bạn biết hằng số này, bạn có thể sử dụng nhiệt lượng kế để đo nhiệt dung riêng của các vật liệu khác.

Xác định hằng số nhiệt lượng kế

Khi bạn kết hợp một lượng của một chất với cùng một lượng của cùng một chất ở nhiệt độ khác nhau và đo nhiệt độ cân bằng, bạn sẽ thấy nó ở giữa nhiệt độ ban đầu. Đó là một lý tưởng hóa, mặc dù. Trong thực tế, một số nhiệt được hấp thụ bởi nhiệt lượng kế.

Một cách để hiệu chỉnh nhiệt lượng kế là trộn hai lượng nước trong đó ở các nhiệt độ khác nhau và ghi lại nhiệt độ cân bằng. Nước hoạt động tốt cho mục đích này vì nó có nhiệt dung riêng dễ xử lý (C_S) 1 calo mỗi gram mỗi độ C (4.186 Joules / g C). Đổ một lượng nước nóng đã biết (m₁) vào một nhiệt lượng kế chứa một lượng nước lạnh đã biết (m₂) và ghi lại nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp. Bạn sẽ thấy sức nóng bị mất bởi nước ấm nhiều hơn nhiệt lượng mà nước lạnh thu được. Sự khác biệt là nhiệt được hấp thụ bởi nhiệt lượng kế.

Nước nóng mất một lượng năng lượng nhiệt do q₁ = m₁C_ST₁và nước lạnh thu được một lượng bằng q₂ = m₂C_ST₂. Lượng hấp thụ nhiệt lượng kế là (q₁ - q₂) = (m₁ C_ST₁ ) - (m₂C_ST₂). Nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng tương đương với nước lạnh, do đó, nhiệt dung của nhiệt lượng kế, tương đương với hằng số nhiệt lượng kế (cc), là (q₁ - q₂) ÷ T₂ cal / g C hoặc

cc = C_S (m₁T₁ + m₂T₂) ÷ T₂ cal / g C

Đo nhiệt dung riêng

Một khi bạn biết khả năng nhiệt của nó, bạn có thể sử dụng nhiệt lượng kế để tính nhiệt lượng riêng của một chất chưa biết. Đun nóng một khối lượng đã biết của chất (m₁) đến nhiệt độ cụ thể (T₁). Thêm nó vào nhiệt lượng kế mà bạn đã đặt một khối lượng khác của cùng chất (m₂) ở nhiệt độ thấp hơn (T₂). Đợi nhiệt độ đến trạng thái cân bằng và ghi lại nhiệt độ cân bằng đó (T_E).

Bạn tìm nhiệt dung riêng của chất bằng cách sử dụng phương trình trên, sắp xếp lại để giải cho C_S.

C_S = (cc • T₂) ÷ (m₁T₁ + m₂T₂) cal / g C.