Zmagałem się z problemem, którego nie potrafię rozwiązać. Myślę, że wiem, jak to rozwiązać, ale wydaje mi się, że brakuje informacji.
Spalanie 1 mola glukozy $ \ ce {C6H12O6} $ uwalnia $ \ pu {2.82 \ times10 ^ 3 kJ} $ ciepła. Jeśli $ \ pu {1,25 g} $ glukozy zostanie spalone w kalorymetrze zawierającym $ \ pu {0,95 kg} $ wody i temperaturę całego układu wzrasta z $ \ pu {20.10 ^ \ circ C} $ do $ \ pu {23,25 ^ \ circ C} $. Jaka jest pojemność cieplna kalorymetru?
Myślę, że potrzebuję ciepła właściwego glukozy (którego jeszcze nie znalazłem), ale też nie wiem, dlaczego oddają mi ciepło uwalniane przez 1 mol glukozy. Muszę znać metodę jak rozwiązać takie problemy.
Komentarze
- proszę o komentarz dotyczący dokładności pomiaru pojemności cieplnej kalorymetru. wyjaśnij wszelkie założenia wykorzystano pojemność cieplną kalorymetru w eksperymencie? i dlaczego do określenia temperatury mieszania użyto krzywej chłodzenia (T versus t)? i czy spodziewasz się, że wartość ciepła właściwego będzie za wysoka lub za niska? dlaczego? a jaki jest Twój nieznany metal?
Odpowiedz
12,5 $ \ \ mathrm {kJ} $ ciepła zostało pochłonięte przez otoczenie.
Znalazłem to za pomocą wzoru mcat i pojemności cieplnej wody (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} $
Jeśli chcesz aby użyć całej tej formuły do obliczenia pojemności cieplnej kalorymetru, musiałbyś również znać masę kalorymetru, której nie podano.
Twoja książka prawdopodobnie prosi o to, co jest nazywana „stałą kalorymetru”. Jest ona podawana w jednostkach $ \ pu {J / ^ \ circ C} $ zauważ, że nie obejmuje ona masy.
Uwaga : Czasami„ kalorymetr ”jest specyficzny pojemność cieplna ”jest używana i zamiast odnosić się do stałej kalorymetru, ale w tym przypadku nie możemy znaleźć wartości, która będzie zawierała masę w jednostkach, więc myślę, że bardziej zrozumiałe jest użycie terminu „stała kalorymetru”.
Stałą można określić za pomocą następującego wzoru: $$ Q_ \ text {cal} = C_ \ text {cal} \ times \ Delta T_ \ text {cal} $$
Gdzie $ Q_ \ text { cal} $ to energia pochłonięta, $ C $ to stała, a $ \ Delta T $ to to samo, co zmiana temperatury wody.
Możesz obliczyć $ Q_ \ text {cal} $ używając tego wzoru: $$ Q_ \ text {cal} = – (Q_ \ text {water} + Q_ \ text {glukozy}) $$
Pomocne może też być myślenie o $ Q_ \ text {woda} $ = $ Q_ \ text {okolice} $ i $ Q_ \ text {glukozy} $ = $ Q_ \ text {system} $
Aby znaleźć $ Q_ \ text {glukozy} $ Zrobiłem : (glukoza straciła energię, jest to wartość ujemna)
$ -2820 \ \ mathrm {kJ} \ times 0,007 \ \ mathrm {mol} $ i $ Q_ \ text {water} $ to po prostu 12508,7 $ \ \ mathrm {J} $ dodatnie, ponieważ $ \ Delta T $ jest dodatnie dla otoczenia (system / utracona energia glukozy)
$ Q_ \ text {cal} = – (12508.7 \ \ mathrm {J} + (-19740 \ \ mathrm {J})) $
Więc moja ostateczna odpowiedź to: 2,3 $ \ times10 ^ 3 \ \ mathrm {J / {^ \ circ C}} $
Ważne jest, aby pojemność cieplna była dodatnia, zastanów się, co by to oznaczało, gdyby była to wartość ujemna.
W laboratorium konieczne jest wykonanie takich obliczeń jak to przed użyciem kalorymetru do czegokolwiek. Zwykle można to zrobić przez podgrzanie kawałka niklu lub czegoś podobnego, zarejestrowanie temperatury metalu i wody, a następnie wrzucenie metalu do kalorymetru, aby znaleźć temperatury końcowe, a następnie obliczyć stałą kalorymetru. Następnie możesz przystąpić do dalszych eksperymentów z użyciem tego kalorymetru, ale dopiero po znalezieniu tej stałej możesz określić pojemność cieplną właściwą innych materiałów.
Komentarze
- Przede wszystkim muszę Ci bardzo podziękować, ponieważ nie ' nie pomyślałbym w ten sposób (szczególnie dlatego, że ' jestem trochę zdezorientowany co do właściwej pojemności cieplnej ciepła). Po drugie, ' m zgaduję, czy gdyby pojemność cieplna była ujemna, czy nie ' czy nie naruszałoby to praw termodynamiki?
- Właśnie dowiedziałem się, że faktycznie istnieją systemy, w których pojemność cieplna jest ujemna i chociaż przekracza to moją wiedzę, nie mogę ' myśleć o tym, jak to byłoby możliwe, zwiększając temperatura wynikająca z utraty energii wydaje mi się irracjonalna.
- Myślę, że to jakiś dogłębny temat fizyki dotyczący systemów. System może być w stanie przedstawić koncepcję ujemnej pojemności cieplnej, ale w tym przypadku staraj się skupić na rzeczywistych materiałach .Gdyby materiał miał ujemną pojemność cieplną, działałby odwrotnie niż gotująca się woda. Gdyby woda miała -4,18, to aby podnieść wodę o 1 stopień Celsjusza, należałoby wydobyć energię zmagazynowaną w cząsteczkach, więc włożenie wody do lodówki spowodowałoby w pewnym sensie wrzenie. To jest niemożliwe. Jak wlewanie wody do pieca i czekanie, aż zamarznie …
- Przegapiłeś bardzo krytyczne założenie. Problem zakłada, że pojemność cieplna kalorymetru jest spowodowana tylko zawartością wody. Dla dobrego kalorymetru jest to w większości prawda, ale nie do końca.