Olen kamppailen tämän ongelman kanssa, jota en näytä ymmärtävän. Luulen osaavani ratkaista sen, mutta mielestäni puuttuu tietoja.
1 moolin glukoosin palaminen $ \ ce {C6H12O6} $ vapauttaa lämpöä $ \ pu {2,82 \ kertaa10 ^ 3 kJ} $. Jos glukoosia $ \ pu {1,25 g} $ poltetaan kalorimetrissä, joka sisältää $ \ pu {0,95 kg} $ vettä ja koko järjestelmän lämpötilan nostaa arvosta $ \ pu {20,10 ^ \ circ C} $ arvoon $ \ pu {23,25 ^ \ circ C} $. Mikä on kalorimetrin lämpökapasiteetti?
Luulen tarvitsevani tiettyä glukoosilämpöä (jota en ole vielä löytänyt), mutta en myöskään tiedä miksi ne antavat minulle 1 moolin glukoosin vapauttaman lämmön. kuinka ratkaista tällaiset ongelmat.
Kommentit
- anna kommenttisi kalorimetrin lämpökapasiteetin mittauksen tarkkuudesta. selitä kaikki oletukset käytti kokeessa kalorimetrin lämpökapasiteettia ja miksi jäähdytyskäyrää (T vs. t) käytettiin sekoituslämpötilan määrittämiseen? xpect arvoasi, että ominaislämpö on liian korkea tai matala? miksi? ja mikä on tuntematon metallisi?
Vastaa
12,5 dollaria \ \ mathrm {kJ} $ lämpöä absorboitiin ympäristöstä.
Löysin tämän käyttämällä mcat-kaavaa ja veden ominaislämpötehoa (4,18 J / (g ° C)):
$ Q = m \ cdot c \ cdot \ Delta T $
$ Q = 950 \ \ mathrm {g} \ kertaa (4,18 \ \ mathrm {J \ cdot g ^ {- 1} \ cdot {^ \ circ C ^ { -1}}}) \ kertaa (23,25 \ \ mathrm {^ \ circ C} – 20,10 \ \ mathrm {^ \ circ C}) = 12508,7 \ \ mathrm {J} $
Jos haluat jotta voit käyttää tätä koko kaavaa kalorimetrin ominaislämpötehon ratkaisemiseen, sinun on tiedettävä myös kalorimetrin massa, jota ei anneta.
Kirjasi todennäköisesti kysyy mitä on kutsutaan ”kalorimetrin vakiona”. Tämä annetaan yksikköinä $ \ pu {J / ^ \ circ C} $ huomaa, että se ei sisällä massaa.
Huom. : Joskus” kalorimetri ” lämpökapasiteettia ”käytetään i Eikä tässä viitata kalorimetrin vakioon, mutta tässä tapauksessa emme löydä arvoa, joka sisältäisi massan yksiköihin, joten mielestäni on selvempää käyttää termiä ”kalorimetrin vakio”.
Vakio voidaan määrittää tällä kaavalla: $$ Q_ \ text {cal} = C_ \ text {cal} \ times \ Delta T_ \ text {cal} $$
Where $ Q_ \ text { cal} $ on absorboitu energia, $ C $ on vakio ja $ \ Delta T $ on sama kuin veden lämpötilan muutos.
Voit laskea $ Q_ \ text {cal} $ käyttämällä tätä kaavaa: $$ Q_ \ text {cal} = – (Q_ \ text {vesi} + Q_ \ text {glukoosi}) $$
Se voi myös auttaa ajattelemaan $ Q_ \ text {vesi} $ = $ Q_ \ text {ympäristö} $ ja $ Q_ \ text {glukoosi} $ = $ Q_ \ text {järjestelmä} $
Löysin $ Q_ \ text {gluc} $ : (glukoosi on menettänyt energiaa, se on negatiivinen arvo)
$ -2820 \ \ mathrm {kJ} \ kertaa 0,007 \ \ mathrm {mol} $ ja $ Q_ \ text {vesi} $ ovat yksinkertaisesti $ 12508.7 \ \ mathrm {J} $ positiivinen, koska $ \ Delta T $ on positiivinen ympäristölle (järjestelmä / glukoosin menetetty energia)
$ Q_ \ text {cal} = – (12508.7 \ \ mathrm {J} + (-19740 \ \ mathrm {J})) $
Joten viimeinen vastaukseni on: $ 2,3 kertaa10 ^ 3 \ \ mathrm {J / {^ \ circ C}} $
On tärkeää, että lämpökapasiteetti on positiivinen, mieti, mitä se tarkoittaisi, jos tämä olisi negatiivinen arvo.
Laboratoriossa on tarpeen tehdä tämän kaltainen laskenta ennen kalorimetrin käyttöä mihinkään. Normaalisti se voidaan tehdä lämmittämällä pala nikkeliä tai jotain, tallentamalla metallin ja veden lämpötila ja pudottamalla sitten metalli kalorimeteriin lopullisten lämpötilojen löytämiseksi ja laskemalla sitten kalorimetrin vakio. Tämän jälkeen voit jatkaa kokeilua kyseisellä kalorimetrillä, mutta vasta tämän vakion löytymisen jälkeen voit löytää muiden materiaalien ominaislämpötehon.
Kommentit
- Ensinnäkin minun on sanottava valtava kiitos, koska en olisi ' sitä ajatellut tuolla tavalla (varsinkin koska olen ' m melko hämmentynyt tietystä lämpökohtaisesta lämpökapasiteetista). Toiseksi, arvaan, jos lämpökapasiteetit olisivat negatiivisia, olisin ' arvaamassa, eikö se loukkaa termodynamiikan lakeja?
- Huomasin juuri, että on olemassa järjestelmiä, joissa lämpökapasiteetti on negatiivinen, ja vaikka se ylittää tietoni, en voi ' ajatella, kuinka se olisi mahdollista, kasvaa lämpötila menettämällä energiaa vaikuttaa minusta irrationaaliselta.
- Luulen, että se on syvällinen fysiikan aihe järjestelmistä. Järjestelmä saattaa pystyä esittämään ajatuksen negatiivisesta lämpökapasiteetista, mutta yritä tässä tapauksessa keskittyä todellisiin materiaaleihin .Jos materiaalilla olisi negatiivinen lämpökapasiteetti, se tekisi päinvastoin kuin kiehuva vesi. Jos veden lämpötila oli -4,18, veden nostamiseksi 1 celsiusasteella sinun on erotettava molekyyleihin varastoitu energia, joten veden asettaminen jääkaappiin aiheuttaisi sen kiehumisen tietyssä mielessä. Tämä on mahdotonta. Kuten veden laittaminen uuniin ja sen odottaminen, että se jäätyy …
- Sinulta jäi erittäin kriittinen oletus. Ongelma olettaa, että kalorimetrin lämpökapasiteetti johtuu vain sen sisältämästä vedestä. Hyvälle kalorimetrille, joka on enimmäkseen totta, mutta ei täysin totta.