Jeg har slitt med dette problemet som jeg ikke ser ut til å finne ut av. Jeg tror jeg vet hvordan jeg skal løse det, men jeg tror det mangler informasjon.
Forbrenningen av 1 mol glukose $ \ ce {C6H12O6} $ frigjør $ \ pu {2.82 \ times10 ^ 3 kJ} $ varme. Hvis $ \ pu {1,25 g} $ glukose blir brent i et kalorimeter som inneholder $ \ pu {0,95 kg} $ vann og temperaturen i hele systemet øker fra $ \ pu {20.10 ^ \ circ C} $ til $ \ pu {23.25 ^ \ circ C} $. Hva er varmekapasiteten til kalorimeteret?
Jeg tror jeg trenger den spesifikke varmen av glukose (som jeg ikke har funnet ennå), men jeg vet ikke hvorfor de gir meg varmen som frigjøres av 1 mol glukose. Jeg trenger å vite metoden for hvordan du løser slike problemer.
Kommentarer
- vennligst gi din kommentar til nøyaktigheten av målingen av kalorimeterets varmekapasitet. forklar alle antagelser brukte kalorimeter varmekapasitet i eksperimentet? og hvorfor ble en kjølekurve (T versus t) brukt for å bestemme blandetemperaturen? og gjør du e forvent din verdi for at den spesifikke varmen skal være for høy eller lav? hvorfor? og hva er ditt ukjente metall?
Svar
$ 12,5 \ \ mathrm {kJ} $ varme ble absorbert av omgivelsene.
Jeg fant dette ved å bruke mcat-formelen og den spesifikke varmekapasiteten til vann (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} $
Hvis du vil for å bruke hele formelen for å løse kalorimeterets spesifikke varmekapasitet, trenger du også å vite massen til kalorimeteret, som ikke er gitt.
Det boken din sannsynligvis ber om er for hva som er kalt «kalorimeterkonstanten». Dette er gitt i enheter av $ \ pu {J / ^ \ circ C} $ legg merke til at det ikke inkluderer masse.
Merk : Noen ganger er» kalorimeteret «spesifikt varmekapasitet «brukes i istedet for å referere til kalorimeterkonstanten, men i dette tilfellet kan vi ikke finne en verdi som vil inkludere masse i enhetene, så jeg tror det er mer tydelig å bruke begrepet «kalorimeterkonstant.»
Du kan bestemme konstanten med denne formelen: $$ Q_ \ text {cal} = C_ \ text {cal} \ times \ Delta T_ \ text {cal} $$
Hvor $ Q_ \ text { cal} $ er den absorberte energien, $ C $ er konstanten og $ \ Delta T $ er den samme som endringen i temperaturen i vannet.
Du kan beregne $ Q_ \ text {cal} $ ved å bruke denne formelen: $$ Q_ \ text {cal} = – (Q_ \ text {water} + Q_ \ text {glucose}) $$
Det kan også hjelpe å tenke på $ Q_ \ text {water} $ = $ Q_ \ text {omgivelser} $ og $ Q_ \ text {glukose} $ = $ Q_ \ text {system} $
For å finne $ Q_ \ text {glukose} $ gjorde jeg : (glukose har mistet energi, det er negativ verdi)
$ -2820 \ \ mathrm {kJ} \ times 0.007 \ \ mathrm {mol} $ og $ Q_ \ text {water} $ er ganske enkelt $ 12508,7 \ \ mathrm {J} $ positivt fordi $ \ Delta T $ er positivt for omgivelsene (systemet / glukose mistet energi)
$ Q_ \ text {cal} = – (12508.7 \ \ mathrm {J} + (-19740 \ \ mathrm {J})) $
Så det endelige svaret mitt er da: $ 2,3 \ times10 ^ 3 \ \ mathrm {J / {^ \ circ C}} $
Det er viktig at varmekapasiteten er positiv, tenk på hva det vil bety hvis dette var en negativ verdi.
I laboratoriet er det nødvendig å gjøre en beregning som denne før du bruker et kalorimeter til noe. Normalt kan det gjøres ved å varme opp et stykke nikkel eller noe, registrere temperaturen på metallet og vannet, og deretter slippe metallet i kalorimeteret for å finne de endelige temperaturene, og deretter beregne kalorimeterkonstanten. Du kan deretter fortsette med ytterligere eksperimentering ved hjelp av det kalorimeteret, men først etter at denne konstanten er funnet, kan du finne den spesifikke varmekapasiteten til andre materialer.
Kommentarer
- Først og fremst må jeg si en massiv takk, for jeg ville ikke ' ikke ha tenkt dette på den måten, (spesielt fordi jeg ' er ganske forvirret om den spesifikke varmespesifikke varmekapasiteten). For det andre, jeg ' gjetter, hvis varmekapasiteten var negativ, ville det ikke ' t være i strid med lovene om termodynamikk?
- Jeg har nettopp funnet ut at det faktisk er systemer der varmekapasiteten er negativ, og selv om det går utover min kunnskap, kan jeg ' ikke tenke på hvordan ville det være mulig, økende temperaturen ved å miste energi, virker irrasjonell for meg.
- Jeg tror det er noe grundig fysikkemne om systemer. Et system kan være i stand til å presentere ideen om en negativ varmekapasitet, men prøv å holde fokus på faktiske materialer i dette tilfellet.Hvis et materiale hadde en negativ varmekapasitet, ville det gjort det motsatte av hva kokende vann gjør. Hvis vann var -4,18 for å øke vannet med 1 grad celsius, ville du trenge å hente ut energi som er lagret i molekylene, så å sette vann i kjøleskapet ville få det til å koke på en måte. Dette er umulig. Som å sette vann i ovnen og vente på at den skal fryse …
- Du savnet en veldig kritisk antagelse. Problemet forutsetter at varmekapasiteten til kalorimeteret bare skyldes vannet det inneholder. For et godt kalorimeter som stort sett er sant, men ikke helt sant.