Ich habe mit diesem Problem zu kämpfen, das ich scheinbar nicht herausfinden kann. Ich glaube, ich weiß, wie ich es lösen kann, aber ich denke, es fehlen Informationen.
Die Verbrennung von 1 Mol Glucose $ \ ce {C6H12O6} $ setzt $ \ pu {2.82 \ times10 ^ 3 kJ} $ Wärme frei. Wenn $ \ pu {1.25 g} $ Glukose in einem Kalorimeter verbrannt werden, das $ \ pu {0.95 kg} $ Wasser und die Temperatur des gesamten Systems enthält erhöht sich von $ \ pu {20.10 ^ \ circ C} $ auf $ \ pu {23.25 ^ \ circ C} $. Wie hoch ist die Wärmekapazität des Kalorimeters?
Ich glaube, ich brauche die spezifische Wärme von Glukose (die ich noch nicht gefunden habe), aber ich weiß auch nicht, warum sie mir die Wärme geben, die von 1 Mol Glukose freigesetzt wird. Ich muss die Methode von kennen Wie man solche Probleme löst.
Kommentare
- Bitte geben Sie Ihren Kommentar zur Genauigkeit der Messung der Wärmekapazität des Kalorimeters ab. Erklären Sie alle Annahmen verwendete Kalorimeter-Wärmekapazität im Experiment – und warum wurde eine Abkühlungskurve (T gegen t) verwendet, um die Mischtemperatur zu bestimmen – und tun Sie e Erwarten Sie, dass Ihr Wert für die spezifische Wärme zu hoch oder zu niedrig ist? Warum? und was ist dein unbekanntes Metall?
Antwort
$ 12,5 \ \ mathrm {kJ} $ Wärme wurde absorbiert durch die Umgebung.
Ich fand dies unter Verwendung der mcat-Formel und der spezifischen Wärmekapazität von Wasser (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} $
Wenn Sie möchten Um diese ganze Formel zum Lösen der spezifischen Wärmekapazität des Kalorimeters zu verwenden, müssten Sie auch die Masse des Kalorimeters kennen, die nicht angegeben ist.
In Ihrem Buch wird wahrscheinlich gefragt, was ist wird als „Kalorimeter-Konstante“ bezeichnet. Dies wird in Einheiten von $ \ pu {J / ^ \ circ C} $ angegeben. Beachten Sie, dass es keine Masse enthält.
Hinweis : Manchmal ist“ das Kalorimeter „spezifisch Wärmekapazität „wird verwendet i Anstatt sich auf die Kalorimeterkonstante zu beziehen, können wir in diesem Fall keinen Wert finden, der die Masse in den Einheiten enthält. Ich denke, es ist klarer, den Begriff „Kalorimeterkonstante“ zu verwenden.
Sie können die Konstante anhand dieser Formel bestimmen: $$ Q_ \ text {cal} = C_ \ text {cal} \ times \ Delta T_ \ text {cal} $$
Wobei $ Q_ \ text { cal} $ ist die absorbierte Energie, $ C $ ist die Konstante und $ \ Delta T $ entspricht der Änderung der Wassertemperatur.
Sie können $ Q_ \ text {cal} $ berechnen Verwenden Sie diese Formel: $$ Q_ \ text {cal} = – (Q_ \ text {water} + Q_ \ text {Glukose}) $$
Es kann auch hilfreich sein, an $ Q_ \ text zu denken {Wasser} $ = $ Q_ \ Text {Umgebung} $ und $ Q_ \ Text {Glukose} $ = $ Q_ \ Text {System} $
Um $ Q_ \ Text {Glukose} $ zu finden, habe ich es getan : (Glukose hat Energie verloren, es ist ein negativer Wert)
$ -2820 \ \ mathrm {kJ} \ times 0,007 \ \ mathrm {mol} $ und $ Q_ \ text {water} $ ist einfach das $ 12508.7 \ \ mathrm {J} $ positiv, da $ \ Delta T $ positiv für die Umgebung ist (das System / die Glukose hat Energie verloren)
$ Q_ \ text {cal} = – (12508.7 \ \ mathrm {J} + (-19740 \ \ mathrm {J})) $
Meine endgültige Antwort lautet also: $ 2.3 \ times10 ^ 3 \ \ mathrm {J / {^ \ circ C}} $
Es ist wichtig, dass die Wärmekapazitäten positiv sind. Überlegen Sie, was dies bedeuten würde, wenn dies ein negativer Wert wäre.
Im Labor muss eine Berechnung wie diese durchgeführt werden, bevor ein Kalorimeter für irgendetwas verwendet wird. Normalerweise können Sie dazu ein Stück Nickel oder etwas anderes erhitzen, die Temperatur des Metalls und des Wassers aufzeichnen und das Metall dann in das Kalorimeter fallen lassen, um die Endtemperaturen zu ermitteln, und dann die Kalorimeterkonstante berechnen. Sie können dann mit diesem Kalorimeter weiter experimentieren, aber erst nachdem diese Konstante gefunden wurde, können Sie die spezifische Wärmekapazität anderer Materialien ermitteln.
Kommentare
- Zunächst muss ich mich massiv bedanken, denn ich hätte ' nicht so gedacht (insbesondere, weil ich ' Ich bin ziemlich verwirrt über die spezifische wärmespezifische Wärmekapazität. Zweitens würde ich ' raten, wenn die Wärmekapazitäten negativ wären, ' nicht gegen Gesetze der Thermodynamik verstoßen würde?
Ich habe gerade herausgefunden, dass es tatsächlich Systeme gibt, in denen die Wärmekapazitäten negativ sind, und obwohl dies über mein Wissen hinausgeht, kann ich ' nicht darüber nachdenken, wie es möglich wäre, zuzunehmen Die Temperatur durch Energieverlust erscheint mir irrational.