Ezzel a problémával küzdöttem, amelyet úgy tűnik, nem tudok kitalálni. Azt hiszem, tudom, hogyan lehet megoldani, de szerintem hiányoznak az információk.
1 mól glükóz $ \ ce {C6H12O6} $ elégetése felszabadít $ \ pu {2,82 \ alkalommal10 ^ 3 kJ} $ hőt. Ha $ \ pu {1,25 g} $ glükózt égetnek el egy kaloriméterben, amely $ \ pu {0,95 kg} $ vizet és az egész rendszer hőmérsékletét tartalmazza emel $ \ pu {20.10 ^ \ circ C} $ -ról $ \ pu {23.25 ^ \ circ C} $ -ra. Mekkora a kaloriméter hőteljesítménye?
Úgy gondolom, hogy szükségem van a specifikus glükózhőre (amelyet még nem találtam meg), de azt sem tudom, miért adják nekem az 1 mol glükóz által felszabadított hőt. Tudnom kell a hogyan lehet megoldani az ilyen problémákat.
Megjegyzések
- kérjük, tegye meg észrevételeit a kaloriméter hőkapacitásának mérési pontosságával kapcsolatban. magyarázza el a feltételezéseket a kaloriméter hőkapacitását használta a kísérletben? és miért használtak hűtési görbét (T versus t) a keverési hőmérséklet meghatározásához? xpect értékét a fajlagos hő túl magas vagy alacsony? miért? és mi az ismeretlen fémed?
Válasz
12,5 USD \ \ mathrm {kJ} $ hő elnyelődött
Ezt az mcat képlet és a víz fajlagos hőteljesítménye (4,18 J / (g ° C)) segítségével találtam meg:
$ Q = m \ cdot c \ cdot \ Delta T $
$ Q = 950 \ \ mathrm {g} \ szor (4,18 \ \ mathrm {J \ cdot g ^ {- 1} \ cdot {^ \ circ C ^ { -1}}}) \ szor (23,25 \ \ mathrm {^ \ circ C} – 20,10 \ \ mathrm {^ \ circ C}) = 12508,7 \ \ mathrm {J} $
Ha azt szeretnéd ennek az egész képletnek a felhasználásával a kaloriméter fajlagos hőkapacitásának megoldásához ismernie kell a kaloriméter tömegét is, amely nincs megadva.
Amit könyve valószínűleg kér, az az, hogy “kaloriméter-állandónak” hívják. Ezt $ \ pu {J / ^ \ circ C} $ egységekben adjuk meg, hogy nem tartalmaz tömeget.
Megjegyzés : Néha a” kaloriméter ” hőteljesítmény “használatos i A kaloriméter-állandóra való hivatkozás helyett ebben az esetben nem találunk olyan értéket, amely az egységekben a tömeget tartalmazza, ezért úgy gondolom, hogy egyértelműbb a “kaloriméter-állandó” kifejezés használata.
Az állandót a következő képlettel határozhatja meg: $$ Q_ \ text {cal} = C_ \ text {cal} \ times \ Delta T_ \ text {cal} $$
Where $ Q_ \ text { cal} $ az elnyelt energia, $ C $ az állandó, a $ \ Delta T $ pedig megegyezik a víz hőmérsékletének változásával.
Kiszámíthatja $ Q_ \ text {cal} $ ennek a képletnek a használatával: $$ Q_ \ text {cal} = – (Q_ \ text {water} + Q_ \ text {glükóz}) $$
Az is segíthet, ha gondolkodunk a $ Q_ \ text-ről {water} $ = $ Q_ \ text {környéke} $ és $ Q_ \ text {glükóz} $ = $ Q_ \ text {system} $
$ Q_ \ text {gluc} $ megkereséséhez : (a glükóz energiát vesztett, negatív értéke)
$ -2820 \ \ mathrm {kJ} \ szorzat 0.007 \ \ mathrm {mol} $ és $ Q_ \ text {water} $ egyszerűen a $ 12508.7 \ \ mathrm {J} $ pozitív, mert a $ \ Delta T $ pozitív a környezetre (a rendszer / glükóz energiaveszteség)
$ Q_ \ text {cal} = – (12508.7 \ \ mathrm {J} + (-19740 \ \ mathrm {J})) $
Tehát a végső válaszom a következő: $ 2.3 \ times10 ^ 3 \ \ mathrm {J / {^ \ circ C}} $
Fontos, hogy a hőkapacitások pozitívak legyenek, gondolja át, mit jelentene, ha ez negatív érték lenne.
A laboratóriumban el kell végezni egy ehhez hasonló számítást, mielőtt bármihez kalorimétert használna. Normális esetben úgy lehet megtenni, hogy felmelegítenek egy darab nikkelt vagy ilyesmit, rögzítik a fém és a víz hőmérsékletét, majd a fémet a kaloriméterbe csepegtetik, hogy megtalálják a végső hőmérsékleteket, majd kiszámítják a kaloriméter állandóját. Ezután folytathatja a további kísérleteket a kaloriméter használatával, de csak miután megtalálta ezt az állandót, megtalálja más anyagok fajlagos hőkapacitását.
Megjegyzések
- Először is hatalmas köszönetet kell mondanom, mert nem ' nem gondoltam volna ezt így (különösen azért, mert I ' m meglehetősen zavaros a konkrét hőspecifikus hőteljesítmény dologban). Másodszor, ha ' feltételezem, ha negatívak lennének a hőteljesítmények, akkor nem ' sértené-e a termodinamika törvényeit?
- Most tudtam meg, hogy vannak olyan rendszerek, amelyekben a hőkapacitások negatívak, és bár meghaladja a tudásomat, nem tudok ' gondolni arra, hogy ez hogyan lehetséges, növelve a hőmérséklet energiavesztéssel irracionálisnak tűnik számomra.
- Úgy gondolom, hogy ez egy elmélyült fizikai téma a rendszerekről. Lehet, hogy egy rendszer képes bemutatni a negatív hőkapacitás gondolatát, de ebben az esetben megpróbál a tényleges anyagokra koncentrálni.Ha egy anyag negatív hőkapacitással rendelkezik, akkor az ellenkezőjét tenné, mint a forrásban lévő víz. Ha a víz értéke -4,18, akkor a víz 1 Celsius-fokkal történő emeléséhez ki kell nyernie a molekulákban tárolt energiát, így a víz hűtőbe helyezésével bizonyos értelemben forrni fog. Ez lehetetlen. Mintha vizet tennél a kályhába, és megvárnád, amíg megdermed …
- Nagyon kritikus feltételezést hiányoltál. A probléma azt feltételezi, hogy a kaloriméter hőkapacitása csak a benne lévő víznek köszönhető. Egy jó kaloriméterhez ez többnyire igaz, de nem teljesen igaz.