나는 이해할 수없는이 문제로 어려움을 겪고 있습니다. 해결 방법은 알고 있지만 정보가 누락 된 것 같습니다.
포도당 1 몰 연소 $ \ ce {C6H12O6} $ $ \ pu {2.82 \ times10 ^ 3 kJ} $의 열을 방출합니다. $ \ pu {1.25 g} $의 포도당이 $ \ pu {0.95 kg} $의 물과 전체 시스템의 온도가 포함 된 열량계에서 연소되면 $ \ pu {20.10 ^ \ circ C} $에서 $ \ pu {23.25 ^ \ circ C} $로 올립니다. 열량계의 열용량은 얼마입니까?
나는 포도당의 비열 (아직 찾지 못함)이 필요하다고 생각하지만 왜 포도당 1 몰에 의해 방출되는 열을 내게주는지도 모르겠습니다. 방법을 알아야합니다. 이러한 문제를 해결하는 방법.
의견
- 열량계의 열용량 측정의 정확성에 대한 의견을 보내주십시오. 가정을 설명하십시오. 실험에서 사용 된 열량계 열용량?과 혼합 온도를 결정하기 위해 냉각 곡선 (T 대 t)이 사용 된 이유는 무엇입니까? 비열 값이 너무 높거나 낮 으면 xpect? 왜? 알 수없는 금속은 무엇입니까?
답변
$ 12.5 \ \ mathrm {kJ} $의 열이 흡수되었습니다. 주변 환경에서.
mcat 공식과 물의 비열 용량 (4.18 J / (g ° C))을 사용하여 이것을 찾았습니다.
$ 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} $
원하는 경우 열량계의 비열 용량을 해결하기 위해이 전체 공식을 사용하려면 열량계의 질량도 알아야합니다. 이것은 제공되지 않습니다.
당신의 책은 아마도 무엇을 요구하는 것일까 요? “열량계 상수”라고합니다. 이것은 $ \ pu {J / ^ \ circ C} $ 단위로 제공됩니다. 질량을 포함하지 않습니다.
참고 : 때때로”열량계 “에 따라 다릅니다. 열용량 “이 사용됩니다. n 열량계 상수를 언급하는 대신에,이 경우에는 질량을 단위로 포함 할 값을 찾을 수 없으므로 “열량계 상수”라는 용어를 사용하는 것이 더 분명하다고 생각합니다.
다음 공식으로 상수를 결정할 수 있습니다. $$ Q_ \ text {cal} = C_ \ text {cal} \ times \ Delta T_ \ text {cal} $$
$ Q_ \ text { cal} $는 흡수 된 에너지이고 $ C $는 상수이며 $ \ Delta T $는 물의 온도 변화와 같습니다.
$ Q_ \ text {cal} $를 계산할 수 있습니다. 다음 공식을 사용하여 : $$ Q_ \ text {cal} =-(Q_ \ text {water} + Q_ \ text {glucose}) $$
$ Q_ \ text를 생각하는 것도 도움이 될 수 있습니다. {water} $ = $ Q_ \ text {surroundings} $ and $ Q_ \ text {glucose} $ = $ Q_ \ text {system} $
$ Q_ \ text {glucose} $ 찾기 위해 : (포도당은 에너지를 잃었습니다. 음의 값입니다.)
$-2820 \ \ mathrm {kJ} \ times 0.007 \ \ mathrm {mol} $ 및 $ Q_ \ text {water} $는 단순히 $ 12508.7 \ \ mathrm {J} $ 긍정적 인 이유는 $ \ Delta T $가 주변 환경에 긍정적이기 때문입니다 (시스템 / 포도당 손실 에너지)
$ Q_ \ text {cal} =-(12508.7 \ \ mathrm {J} + (-19740 \ \ mathrm {J})) $
그러면 최종 답은 $ 2.3 \ times10 ^ 3 \ \입니다. mathrm {J / {^ \ circ C}} $
열용량이 양수인 것이 중요합니다. 음수 일 경우 어떤 의미인지 생각해보세요.
실험실에서는 열량계를 사용하기 전에 이와 같은 계산을해야합니다. 일반적으로 니켈 등을 가열하고 금속과 물의 온도를 기록한 다음 금속을 열량계에 떨어 뜨려 최종 온도를 찾은 다음 열량계 상수를 계산하여 수행 할 수 있습니다. 그런 다음 해당 열량계를 사용하여 추가 실험을 진행할 수 있지만이 상수를 찾은 후에야 다른 재료의 비열 용량을 찾을 수 있습니다.
설명
- 먼저 감사합니다. ' 그렇게 생각하지 않았기 때문입니다 (특히 제가 ' 비열 특정 열 용량에 대해 꽤 혼란스러워). 둘째, ' 열용량이 음수이면 열역학 법칙을 위반하지 않을까요 '?
- 실제로 열용량이 음수 인 시스템이 있다는 사실을 방금 알게되었습니다. 내 지식을 넘어 설지라도 ' 어떻게 가능한지 생각할 수 없습니다. 에너지 손실로 인한 온도는 저에게 비합리적으로 보입니다.
- 시스템에 대한 심도있는 물리학 주제라고 생각합니다. 시스템은 음의 열용량에 대한 아이디어를 제시 할 수 있지만이 경우 실제 재료 에 집중하도록 노력하십시오.재료의 열용량이 음수이면 끓는 물이하는 것과는 반대입니다. 물이 -4.18이면 섭씨 1도까지 물을 올리려면 분자에 저장된 에너지를 추출해야하므로 냉장고에 물을 넣으면 어떤 의미에서는 끓게됩니다. 이것은 불가능 해. 스토브에 물을 넣고 얼을 때까지 기다리는 것처럼 …
- 매우 비판적인 가정을 놓쳤습니다. 문제는 열량계의 열용량 이 포함 된 물로 인한 것이라고 가정합니다. 대부분 사실이지만 전적으로 사실은 아닌 좋은 열량계를위한 것입니다.