Jeg har kæmpet med dette problem, som jeg ikke ser ud til at finde ud af. Jeg tror, jeg ved, hvordan man løser det, men jeg tror, der mangler oplysninger.
Forbrændingen af 1 mol glukose $ \ ce {C6H12O6} $ frigiver $ \ pu {2.82 \ times10 ^ 3 kJ} $ varme. Hvis $ \ pu {1,25 g} $ glukose forbrændes i et kalorimeter, der indeholder $ \ pu {0,95 kg} $ vand og temperaturen i hele systemet hæver fra $ \ pu {20.10 ^ \ circ C} $ til $ \ pu {23.25 ^ \ circ C} $. Hvad er kalorimeterets varmekapacitet?
Jeg tror jeg har brug for den specifikke varme af glukose (som jeg ikke har fundet endnu), men jeg ved ikke også hvorfor de giver mig varmen frigivet af 1 mol glukose. Jeg har brug for at kende metoden til hvordan man løser sådanne problemer.
Kommentarer
- Giv din kommentar til nøjagtigheden af målingen af kalorimeterets varmekapacitet. forklar alle antagelser brugte kalorimeter varmekapacitet i eksperimentet? og hvorfor blev der anvendt en kølekurve (T versus t) til at bestemme blandetemperaturen? og gør du e forvent din værdi for, at den specifikke varme er for høj eller lav? hvorfor? og hvad er dit ukendte metal?
Svar
$ 12,5 \ \ mathrm {kJ} $ varme blev absorberet af omgivelserne.
Jeg fandt dette ved hjælp af mcat-formlen og vandets specifikke varmekapacitet (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} $
Hvis du vil for at bruge hele formlen til løsning af kalorimeterets specifikke varmekapacitet, skal du også kende kalorimeterets masse, hvilket ikke er angivet.
Hvad din bog sandsynligvis beder om, er hvad der er kaldes “kalorimeterkonstanten”. Dette er angivet i enheder af $ \ pu {J / ^ \ circ C} $ bemærker, at det ikke inkluderer masse.
Bemærk : Nogle gange er” kalorimeteret “specifikt varmekapacitet “anvendes i i stedet for at henvise til kalorimeterkonstanten, men i dette tilfælde kan vi ikke finde en værdi, der inkluderer masse i enhederne, så jeg synes, det er mere klart at bruge udtrykket “kalorimeterkonstant.”
Du kan bestemme konstanten ved hjælp af denne formel: $$ Q_ \ text {cal} = C_ \ text {cal} \ times \ Delta T_ \ text {cal} $$
Hvor $ Q_ \ text { cal} $ er den absorberede energi, $ C $ er konstanten, og $ \ Delta T $ er den samme som ændringen i vandets temperatur.
Du kan beregne $ Q_ \ text {cal} $ ved at bruge denne formel: $$ Q_ \ text {cal} = – (Q_ \ text {water} + Q_ \ text {glucose}) $$
Det kan også hjælpe med at tænke på $ Q_ \ text {water} $ = $ Q_ \ text {omgivelser} $ og $ Q_ \ text {glucose} $ = $ Q_ \ text {system} $
For at finde $ Q_ \ text {glucose} $ gjorde jeg : (glukose har mistet energi, det er negativ værdi)
$ -2820 \ \ mathrm {kJ} \ times 0.007 \ \ mathrm {mol} $ og $ Q_ \ text {water} $ er simpelthen $ 12508,7 \ \ mathrm {J} $ positivt, fordi $ \ Delta T $ er positivt for omgivelserne (systemet / glukose mistet energi)
$ Q_ \ text {cal} = – (12508.7 \ \ mathrm {J} + (-19740 \ \ mathrm {J})) $
Så mit sidste svar er så: $ 2.3 \ times10 ^ 3 \ \ mathrm {J / {^ \ circ C}} $
Det er vigtigt, at varmekapaciteten er positiv, tænk over, hvad det ville betyde, hvis dette var en negativ værdi.
I laboratoriet er det nødvendigt at foretage en beregning som denne, inden du bruger et kalorimeter til noget. Normalt kan det gøres ved at opvarme et stykke nikkel eller noget, registrere temperaturen på metallet og vandet og derefter droppe metallet i kalorimeteret for at finde de endelige temperaturer og derefter beregne kalorimeterkonstanten. Du kan derefter fortsætte med yderligere eksperimenter ved hjælp af kalorimeteret, men først efter at denne konstant er fundet, kan du finde den specifikke varmekapacitet for andre materialer.
Kommentarer
- Først og fremmest er jeg nødt til at sige en massiv tak, fordi jeg ikke ville ' ikke have tænkt det sådan (specielt fordi jeg ' Jeg er ganske forvirret over den specifikke varmespecifikke varmekapacitets ting). For det andet gætter jeg ', hvis varmekapaciteterne var negative, ville det ikke ' t være i strid med termodynamikens love?
- Jeg har lige fundet ud af, at der faktisk er systemer, hvor varmekapaciteten er negativ, og selvom det går ud over min viden, kan jeg ' ikke tænke på, hvordan ville det være muligt og øge temperaturen ved at miste energi, virker irrationel for mig.
- Jeg tror, det er et dybtgående fysikemne om systemer. Et system kan muligvis præsentere ideen om en negativ varmekapacitet, men prøv at holde fokus på faktiske materialer i dette tilfælde.Hvis et materiale havde en negativ varmekapacitet, ville det gøre det modsatte af, hvad kogende vand gør. Hvis vand var -4,18 for at hæve vandet med 1 grad celsius, ville du have brug for at udvinde energi lagret i molekylerne, så at sætte vand i køleskabet ville få det til at koge på en måde. Det er umuligt. Som at sætte vand i komfuret og vente på, at det fryser …
- Du gik glip af en meget kritisk antagelse. Problemet antager, at varmekapaciteten i kalorimeteret kun skyldes det vand, den indeholder. For et godt kalorimeter, der for det meste er sandt, men ikke helt sandt.