Tenho lutado com esse problema que não consigo descobrir. Acho que sei como resolver, mas acho que faltam informações.
A combustão de 1 mol de glicose $ \ ce {C6H12O6} $ libera $ \ pu {2,82 \ times10 ^ 3 kJ} $ de calor. Se $ \ pu {1,25 g} $ de glicose são queimados em um calorímetro contendo $ \ pu {0,95 kg} $ de água e a temperatura de todo o sistema aumenta de $ \ pu {20,10 ^ \ circ C} $ para $ \ pu {23,25 ^ \ circ C} $. Qual é a capacidade de calor do calorímetro?
Acho que preciso do calor específico da glicose (que ainda não descobri), mas também não sei por que eles me dão o calor liberado por 1 mol de glicose. Preciso conhecer o método de como resolver tais problemas.
Comentários
- por favor, dê seu comentário sobre a precisão da medição da capacidade de calor do calorímetro. explique quaisquer suposições usou a capacidade de calor do calorímetro no experimento? e por que uma curva de resfriamento (T versus t) foi usada para determinar a temperatura de mistura? e você e xpeita que seu valor para o calor específico seja muito alto ou baixo? Por quê? e qual é o seu metal desconhecido?
Resposta
$ 12,5 \ \ mathrm {kJ} $ de calor foi absorvido pelos arredores.
Eu descobri isso usando a fórmula mcat e a capacidade de calor específica da água (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 você quiser para usar toda essa fórmula para resolver a capacidade de calor específica do calorímetro, você também precisaria saber a massa do calorímetro, que não é fornecida.
O que seu livro provavelmente está perguntando é o que é chamada de “constante de calorímetro”. Isso é dado em unidades de $ \ pu {J / ^ \ circ C} $ observe que não inclui a massa.
Observação : Às vezes,” o calorímetro “é específico capacidade de calor “é usada i Em vez de nos referirmos à constante do calorímetro, mas neste caso não podemos encontrar um valor que inclua a massa nas unidades, então acho que é mais claro usar o termo “constante do calorímetro”.
Você pode determinar a constante por esta fórmula: $$ Q_ \ text {cal} = C_ \ text {cal} \ times \ Delta T_ \ text {cal} $$
Onde $ Q_ \ text { cal} $ é a energia absorvida, $ C $ é a constante e $ \ Delta T $ é o mesmo que a mudança na temperatura da água.
Você pode calcular $ Q_ \ text {cal} $ usando esta fórmula: $$ Q_ \ text {cal} = – (Q_ \ text {water} + Q_ \ text {glucose}) $$
Também pode ajudar pensar em $ Q_ \ text {water} $ = $ Q_ \ text {around} $ and $ Q_ \ text {glucose} $ = $ Q_ \ text {system} $
Para encontrar $ Q_ \ text {glucose} $ eu fiz : (a glicose perdeu energia, é um valor negativo)
$ -2820 \ \ mathrm {kJ} \ times 0,007 \ \ mathrm {mol} $ e $ Q_ \ text {água} $ é simplesmente o $ 12508,7 \ \ mathrm {J} $ positivo porque $ \ Delta T $ é positivo para os arredores (o sistema / energia perdida de glicose)
$ Q_ \ text {cal} = – (12508,7 \ \ mathrm {J} + (-19740 \ \ mathrm {J})) $
Portanto, minha resposta final é: $ 2,3 \ times10 ^ 3 \ \ mathrm {J / {^ \ circ C}} $
É importante que as capacidades de calor sejam positivas, pense no que significaria se fosse um valor negativo.
No laboratório, é necessário fazer um cálculo como este antes de usar um calorímetro para qualquer coisa. Normalmente, isso pode ser feito aquecendo um pedaço de níquel ou algo assim, registrando a temperatura do metal e da água e, em seguida, soltando o metal no calorímetro para encontrar as temperaturas finais e, em seguida, calcular a constante do calorímetro. Você pode então prosseguir com a experimentação usando esse calorímetro, mas somente depois que esta constante for encontrada é que você pode encontrar a capacidade térmica específica de outros materiais.
Comentários
- Em primeiro lugar, gostaria de agradecer muito, porque eu não ' teria pensado dessa forma, (especialmente porque eu ' estou um pouco confuso sobre a questão da capacidade de calor específico do calor específico). Em segundo lugar, ' estou supondo que, se as capacidades térmicas fossem negativas, não ' estaria violando as leis da termodinâmica?
- Acabei de descobrir que existem sistemas em que as capacidades de calor são negativas e, embora vá além do meu conhecimento, não consigo ' não pensar em como isso seria possível, aumentando a temperatura ao perder energia, parece-me irracional.
- Acho que esse é um tópico aprofundado de física sobre sistemas. Um sistema pode ser capaz de apresentar a ideia de uma capacidade de calor negativa, mas tente ficar focado nos materiais reais neste caso.Se um material tivesse capacidade térmica negativa, ele faria o oposto do que a água fervente faz. Se a água estivesse em -4,18, para aumentar a água em 1 grau Celsius, você precisaria extrair a energia armazenada nas moléculas, então colocar água na geladeira faria com que ela fervesse de certa forma. Isto é impossível. É como colocar água no fogão e esperar que congele …
- Você deixou de fazer uma suposição muito crítica. O problema pressupõe que a capacidade calorífica do calorímetro se deve apenas à água que contém. Para um bom calorímetro, isso é principalmente verdadeiro, mas não totalmente verdadeiro.