Ho lottato con questo problema che non riesco a capire. Penso di sapere come risolverlo ma penso che mancano delle informazioni.
La combustione di 1 mole di glucosio $ \ ce {C6H12O6} $ rilascia $ \ pu {2,82 \ times10 ^ 3 kJ} $ di calore. Se $ \ pu {1,25 g} $ di glucosio vengono bruciati in un calorimetro contenente $ \ pu {0,95 kg} $ di acqua e la temperatura dellintero sistema aumenta da $ \ pu {20.10 ^ \ circ C} $ a $ \ pu {23.25 ^ \ circ C} $. Qual è la capacità termica del calorimetro?
Penso di aver bisogno del calore specifico del glucosio (che non ho ancora trovato), ma non so nemmeno perché mi danno il calore rilasciato da 1 mole di glucosio. Ho bisogno di conoscere il metodo di come risolvere questi problemi.
Commenti
- si prega di fornire il proprio commento sulla precisione della misurazione della capacità termica del calorimetro. spiegare eventuali ipotesi ha utilizzato la capacità termica del calorimetro nellesperimento? e perché è stata utilizzata una curva di raffreddamento (T rispetto a t) per determinare la temperatura di miscelazione? e xpect il tuo valore per il calore specifico sia troppo alto o basso? perché? e qual è il tuo metallo sconosciuto?
Risposta
$ 12,5 \ \ mathrm {kJ} $ di calore è stato assorbito dallambiente circostante.
Lho trovato utilizzando la formula mcat e la capacità termica specifica dellacqua (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} $
Se lo desideri per usare lintera formula per risolvere la capacità termica specifica del calorimetro, dovresti conoscere anche la massa del calorimetro, che non è data.
Ciò che il tuo libro probabilmente sta chiedendo è per ciò che è chiamata “costante calorimetrica”. Viene fornita in unità di $ \ pu {J / ^ \ circ C} $ nota che non include la massa.
Nota : a volte” il calorimetro “è specifico capacità termica “è utilizzata i Invece di fare riferimento alla costante calorimetrica, ma in questo caso non riusciamo a trovare un valore che includa la massa nelle unità, quindi penso sia più chiaro usare il termine “costante calorimetrica”.
Puoi determinare la costante con questa formula: $$ Q_ \ text {cal} = C_ \ text {cal} \ times \ Delta T_ \ text {cal} $$
Dove $ Q_ \ text { cal} $ è lenergia assorbita, $ C $ è la costante e $ \ Delta T $ è la stessa della variazione di temperatura dellacqua.
Puoi calcolare $ Q_ \ text {cal} $ utilizzando questa formula: $$ Q_ \ text {cal} = – (Q_ \ text {water} + Q_ \ text {glucose}) $$
Può anche essere utile pensare a $ Q_ \ text {water} $ = $ Q_ \ text {dintorni} $ e $ Q_ \ text {glucose} $ = $ Q_ \ text {system} $
Per trovare $ Q_ \ text {glucose} $ lho fatto : (il glucosio ha perso energia, è un valore negativo)
$ -2820 \ \ mathrm {kJ} \ times 0.007 \ \ mathrm {mol} $ e $ Q_ \ text {water} $ è semplicemente il $ 12508.7 \ \ mathrm {J} $ positivo perché $ \ Delta T $ è positivo per lambiente circostante (il sistema / il glucosio ha perso energia)
$ Q_ \ text {cal} = – (12508.7 \ \ mathrm {J} + (-19740 \ \ mathrm {J})) $
Quindi la mia risposta finale è: $ 2,3 \ times10 ^ 3 \ \ mathrm {J / {^ \ circ C}} $
È importante che le capacità termiche siano positive, pensa a cosa significherebbe se questo fosse un valore negativo.
In laboratorio, è necessario fare un calcolo come questo prima di utilizzare un calorimetro per qualsiasi cosa. Normalmente può essere fatto riscaldando un pezzo di nichel o qualcosa del genere, registrando la temperatura del metallo e dellacqua, quindi facendo cadere il metallo nel calorimetro per trovare le temperature finali, quindi calcolare la costante del calorimetro. Puoi quindi procedere con ulteriori sperimentazioni usando quel calorimetro, ma solo dopo aver trovato questa costante puoi trovare la capacità termica specifica di altri materiali.
Commenti
- Prima di tutto, devo dire un enorme grazie, perché ' non lavrei pensato in questo modo (specialmente perché ' sono un po confuso sulla questione della capacità termica specifica per il calore). In secondo luogo, ' immagino che, se le capacità termiche fossero negative, ' violerebbe le leggi della termodinamica?
- Ho appena scoperto che in realtà ci sono sistemi in cui le capacità termiche sono negative, e anche se va oltre le mie conoscenze, non posso ' pensare a come sarebbe possibile, aumentando la temperatura perdendo energia, mi sembra irrazionale.
- Penso che sia un argomento di fisica approfondito sui sistemi. Un sistema potrebbe essere in grado di presentare lidea di una capacità termica negativa, ma in questo caso cerca di rimanere concentrato sui materiali effettivi.Se un materiale avesse una capacità termica negativa, farebbe lopposto di quello che fa lacqua bollente. Se lacqua fosse -4,18, per aumentare lacqua di 1 grado centigrado, avresti bisogno di estrarre lenergia immagazzinata nelle molecole, quindi mettere lacqua nel frigorifero la farebbe bollire in un certo senso. Questo è impossibile. Come mettere lacqua nella stufa e aspettare che si congeli …
- Ti sei perso un presupposto molto critico. Il problema presume che la capacità termica del calorimetro sia dovuta solo allacqua che contiene. Per un buon calorimetro questo è per lo più vero, ma non del tutto vero.