Bojoval jsem s tímto problémem, na který, zdá se, nepřišel. Myslím, že vím, jak to vyřešit, ale myslím, že tam chybí informace.
Spalování 1 molu glukózy $ \ ce {C6H12O6} $ uvolňuje $ \ pu {2,82 \ times10 ^ 3 kJ} $ tepla. Pokud se spálí $ \ pu {1,25 g} $ glukózy v kalorimetru obsahujícím $ \ pu {0,95 kg} $ vody a teplotu celého systému zvýší z $ \ pu {20.10 ^ \ circ C} $ na $ \ pu {23.25 ^ \ circ C} $. Jaká je tepelná kapacita kalorimetru?
Myslím, že potřebuji specifické teplo glukózy (které jsem dosud nenašel), ale také nevím, proč mi dávají teplo uvolněné 1 molem glukózy. Potřebuji znát metodu jak takové problémy vyřešit.
Komentáře
- uveďte svůj komentář k přesnosti měření tepelné kapacity kalorimetru. vysvětlete všechny předpoklady použitá tepelná kapacita kalorimetru v experimentu? a proč byla ke stanovení teploty míchání použita křivka chlazení (T versus t)? xpect your value for the specific heat to be too high or low? why? a jaký je tvůj neznámý kov?
Odpověď
Bylo absorbováno 12,5 $ \ \ mathrm {kJ} $ tepla okolím.
Zjistil jsem to pomocí vzorce mcat a specifické tepelné kapacity vody (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} $
Pokud jste chtěli Chcete-li použít celý tento vzorec pro řešení specifické tepelné kapacity kalorimetru, budete potřebovat znát také hmotnost kalorimetru, která není uvedena.
To, co vaše kniha pravděpodobně požaduje, je to, co je nazývá se „konstanta kalorimetru“. Udává se v jednotkách $ \ pu {J / ^ \ circ C} $ všimněte si, že neobsahuje hmotnost.
Poznámka : Někdy je specifický“ kalorimetr “ tepelná kapacita „se používá i Namísto odkazu na konstantu kalorimetru, ale v tomto případě nemůžeme najít hodnotu, která bude zahrnovat hmotnost v jednotkách, takže si myslím, že je jasnější použít termín „konstanta kalorimetru“.
Konstantu můžete určit podle tohoto vzorce: $$ Q_ \ text {cal} = C_ \ text {cal} \ times \ Delta T_ \ text {cal} $$
Kde $ Q_ \ text { cal} $ je absorbovaná energie, $ C $ je konstanta a $ \ Delta T $ je stejné jako změna teploty vody.
Můžete vypočítat $ Q_ \ text {cal} $ pomocí tohoto vzorce: $$ Q_ \ text {cal} = – (Q_ \ text {voda} + Q_ \ text {glukóza}) $$
Může také pomoci myslet na $ Q_ \ text {voda} $ = $ Q_ \ text {okolní prostředí} $ a $ Q_ \ text {glukóza} $ = $ Q_ \ text {systém} $
Najít $ Q_ \ text {glukóza} $ : (glukóza ztratila energii, je to záporná hodnota)
$ -2820 \ \ mathrm {kJ} \ krát 0,007 \ \ mathrm {mol} $ a $ Q_ \ text {voda} $ je jednoduše 12508,7 $ \ \ mathrm {J} $ pozitivní, protože $ \ Delta T $ je pozitivní pro okolí (systém / ztráta energie z glukózy)
$ Q_ \ text {cal} = – (12508,7 \ \ mathrm {J} + (-19740 \ \ mathrm {J})) $
Takže moje konečná odpověď je: $ 2,3 \ times10 ^ 3 \ \ mathrm {J / {^ \ circ C}} $
Je důležité, aby tepelné kapacity byly kladné, přemýšlejte o tom, co by to znamenalo, kdyby to byla záporná hodnota.
V laboratoři je nutné provést výpočet, jako je tento, před použitím kalorimetru pro cokoli. Normálně to lze provést zahřátím kusu niklu nebo něčeho jiného, zaznamenáním teploty kovu a vody a následným poklesem kovu do kalorimetru, aby se zjistily konečné teploty, a poté vypočítat kalorimetrickou konstantu. Poté můžete pomocí tohoto kalorimetru pokračovat v dalších experimentech, ale teprve po zjištění této konstanty najdete specifickou tepelnou kapacitu jiných materiálů.
Komentáře
- Nejprve ze všeho musím poděkovat, protože bych to tak ' nenapadlo (zvláště proto, že jsem ' Jsem docela zmatený ohledně konkrétní tepelné specifické kapacity tepelné kapacity). Zadruhé, ' hádám, že pokud by byly tepelné kapacity záporné, nebylo by to ' porušení zákonů termodynamiky?
- Právě jsem zjistil, že ve skutečnosti existují systémy, kde jsou tepelné kapacity záporné, ai když to přesahuje mé znalosti, nemohu ' přemýšlet, jak by to bylo možné, zvyšovat teplota tím, že ztrácí energii, se mi zdá iracionální.
- Myslím, že to je nějaké hluboké fyzikální téma o systémech. Systém by mohl být schopen představit myšlenku negativní tepelné kapacity, ale v tomto případě se snažte zůstat soustředěný na skutečné materiály .Pokud by materiál měl negativní tepelnou kapacitu, udělal by opak toho, co dělá vroucí voda. Pokud by voda byla -4,18, aby se zvýšila voda o 1 stupeň Celsia, bylo by nutné extrahovat energii uloženou v molekulách, takže vložení vody do lednice by v jistém smyslu způsobilo její var. To je nemožné. Jako dávat vodu do kamen a čekat, až zamrzne …
- Chyběl vám velmi kritický předpoklad. Problém předpokládá, že tepelná kapacita kalorimetru je způsobena pouze vodou, kterou obsahuje. Pro dobrý kalorimetr je to většinou pravda, ale ne úplně pravda.