He estado luchando con este problema que parece que no puedo resolver. Creo que sé cómo resolverlo, pero creo que falta información.
La combustión de 1 mol de glucosa $ \ ce {C6H12O6} $ libera $ \ pu {2.82 \ times10 ^ 3 kJ} $ de calor. Si $ \ pu {1.25 g} $ de glucosa se queman en un calorímetro que contiene $ \ pu {0.95 kg} $ de agua y la temperatura de todo el sistema aumenta de $ \ pu {20.10 ^ \ circ C} $ a $ \ pu {23.25 ^ \ circ C} $. ¿Cuál es la capacidad calorífica del calorímetro?
Creo que necesito el calor específico de la glucosa (que todavía no he encontrado), pero tampoco sé por qué me dan el calor liberado por 1 mol de glucosa. Necesito conocer el método de cómo resolver estos problemas.
Comentarios
- Por favor, dé su comentario sobre la precisión de la medición de la capacidad calorífica del calorímetro. explique cualquier suposición ¿Usó la capacidad calorífica del calorímetro en el experimento? y ¿por qué se usó una curva de enfriamiento (T versus t) para determinar la temperatura de mezcla? ¿Espera que su valor para el calor específico sea demasiado alto o bajo? ¿Por qué? y ¿cuál es su metal desconocido?
Respuesta
$ 12.5 \ \ mathrm {kJ} $ de calor fueron absorbidos por los alrededores.
Encontré esto usando la fórmula mcat y la capacidad calorífica específica del agua (4.18 J / (g ° C)):
$ Q = m \ cdot c \ cdot \ Delta T $
$ Q = 950 \ \ mathrm {g} \ times (4.18 \ \ mathrm {J \ cdot g ^ {- 1} \ cdot {^ \ circ C ^ { -1}}}) \ times (23.25 \ \ mathrm {^ \ circ C} – 20.10 \ \ mathrm {^ \ circ C}) = 12508.7 \ \ mathrm {J} $
Si quisiera Para usar esta fórmula completa para resolver la capacidad calorífica específica del calorímetro, también necesitaría saber la masa del calorímetro, que no se da.
Lo que probablemente pregunte su libro es qué es llamada «constante del calorímetro». Esto se expresa en unidades de $ \ pu {J / ^ \ circ C} $ observe que no incluye masa.
Nota : A veces,» el calorímetro «es específico capacidad de calor «se utiliza i En lugar de referirnos a la constante del calorímetro, pero en este caso no podemos encontrar un valor que incluya la masa en las unidades, creo que es más claro usar el término «constante del calorímetro».
Puede determinar la constante mediante esta fórmula: $$ Q_ \ text {cal} = C_ \ text {cal} \ times \ Delta T_ \ text {cal} $$
Donde $ Q_ \ text { cal} $ es la energía absorbida, $ C $ es la constante y $ \ Delta T $ es lo mismo que el cambio en la temperatura del agua.
Puede calcular $ Q_ \ text {cal} $ usando esta fórmula: $$ Q_ \ text {cal} = – (Q_ \ text {agua} + Q_ \ text {glucosa}) $$
También puede ser útil pensar en $ Q_ \ text {agua} $ = $ Q_ \ text {alrededores} $ y $ Q_ \ text {glucosa} $ = $ Q_ \ text {system} $
Para encontrar $ Q_ \ text {glucosa} $ lo hice : (la glucosa ha perdido energía, es un valor negativo)
$ -2820 \ \ mathrm {kJ} \ times 0.007 \ \ mathrm {mol} $ y $ Q_ \ text {water} $ es simplemente el $ 12508.7 \ \ mathrm {J} $ positivo porque $ \ Delta T $ es positivo para el entorno (el sistema / glucosa perdió energía)
$ Q_ \ text {cal} = – (12508.7 \ \ mathrm {J} + (-19740 \ \ mathrm {J})) $
Entonces mi respuesta final es: $ 2.3 \ times10 ^ 3 \ \ mathrm {J / {^ \ circ C}} $
Es importante que las capacidades de calor sean positivas, piense en lo que significaría si fuera un valor negativo.
En el laboratorio, es necesario hacer un cálculo como este antes de utilizar un calorímetro para cualquier cosa. Normalmente se puede hacer calentando un trozo de níquel o algo, registrando la temperatura del metal y el agua, y luego dejando caer el metal en el calorímetro para encontrar las temperaturas finales, y luego calculando la constante del calorímetro. Luego, puede continuar con la experimentación con ese calorímetro, pero solo después de que se haya encontrado esta constante podrá encontrar la capacidad calorífica específica de otros materiales.
Comentarios
- En primer lugar, tengo que agradecer enormemente, porque no ' t hubiera pensado esto de esa manera, (especialmente porque ' Estoy bastante confundido acerca de la capacidad calorífica específica del calor). En segundo lugar, ' supongo que si las capacidades de calor fueran negativas, ¿no ' no estaría violando las leyes de la termodinámica?
- Acabo de descubrir que en realidad hay sistemas en los que las capacidades de calor son negativas, y aunque va más allá de mi conocimiento, no puedo ' pensar en cómo sería posible, aumentando la temperatura al perder energía, me parece irracional.
- Creo que es un tema de física en profundidad sobre sistemas. Un sistema podría presentar la idea de una capacidad térmica negativa, pero en este caso, intente concentrarse en los materiales reales.Si un material tuviera una capacidad calorífica negativa, haría lo contrario de lo que hace el agua hirviendo. Si el agua era -4.18, entonces para elevar el agua en 1 grado centígrado, necesitaría extraer la energía almacenada en las moléculas, por lo que poner agua en el refrigerador haría que hierva en cierto sentido. Esto es imposible. Como poner agua en la estufa y esperar a que se congele …
- Se perdió una suposición muy crítica. El problema asume que la capacidad calorífica del calorímetro se debe únicamente al agua que contiene. Para un buen calorímetro eso es mayormente cierto, pero no del todo cierto.