Jag har kämpat med det här problemet som jag inte kan tycka räkna ut. Jag tror att jag vet hur man löser det men jag tror att det saknas information.
Förbränningen av 1 mol glukos $ \ ce {C6H12O6} $ släpper ut $ \ pu {2,82 \ times10 ^ 3 kJ} $ värme. Om $ \ pu {1,25 g} $ glukos bränns i en kalorimeter som innehåller $ \ pu {0,95 kg} $ vatten och hela systemets temperatur höjer från $ \ pu {20.10 ^ \ circ C} $ till $ \ pu {23.25 ^ \ circ C} $. Vad är kalorimeterns värmekapacitet?
Jag tror att jag behöver den specifika glukosvärmen (som jag inte har hittat ännu), men jag vet inte heller varför de ger mig värmen som frigörs av 1 mol glukos. Jag behöver veta metoden för hur man löser sådana problem.
Kommentarer
- kommentera om noggrannheten i mätningen av kalorimeterns värmekapacitet. förklara eventuella antaganden använde kalorimeter värmekapacitet i experimentet? och varför en kylkurva (T kontra t) användes för att bestämma blandningstemperaturen? xpect ditt värde för att den specifika värmen ska vara för hög eller låg? varför? och vad är din okända metall?
Svar
$ 12,5 \ \ mathrm {kJ} $ värme absorberades av omgivningen.
Jag hittade detta med hjälp av mcat-formeln och den specifika värmekapaciteten för vatten (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} $
Om du vill för att använda hela denna formel för att lösa kalorimeterns specifika värmekapacitet, skulle du behöva veta kalorimeterns massa också, vilket inte anges.
Vad din bok antagligen ber om är vad som är kallas ”kalorimeterkonstanten”. Detta ges i enheter av $ \ pu {J / ^ \ circ C} $ märker att det inte inkluderar massa.
Obs : Ibland är” kalorimetern ”specifik värmekapacitet ”används i istället för att hänvisa till kalorimeterkonstanten, men i detta fall kan vi inte hitta ett värde som kommer att inkludera massa i enheterna, så jag tror att det är tydligare att använda termen ”kalorimeterkonstant.”
Du kan bestämma konstanten med denna formel: $$ Q_ \ text {cal} = C_ \ text {cal} \ times \ Delta T_ \ text {cal} $$
Var $ Q_ \ text { cal} $ är den absorberade energin, $ C $ är konstanten och $ \ Delta T $ är densamma som temperaturförändringen i vattnet.
Du kan beräkna $ Q_ \ text {cal} $ genom att använda denna formel: $$ Q_ \ text {cal} = – (Q_ \ text {vatten} + Q_ \ text {glukos}) $$
Det kan också hjälpa att tänka på $ Q_ \ text {water} $ = $ Q_ \ text {omgivning} $ och $ Q_ \ text {glucose} $ = $ Q_ \ text {system} $
För att hitta $ Q_ \ text {glucose} $ gjorde jag : (glukos har tappat energi, det är ett negativt värde)
$ -2820 \ \ mathrm {kJ} \ times 0.007 \ \ mathrm {mol} $ och $ Q_ \ text {water} $ är helt enkelt $ 12508,7 \ \ mathrm {J} $ positivt eftersom $ \ Delta T $ är positivt för omgivningen (systemet / glukosförlorad energi)
$ Q_ \ text {cal} = – (12508.7 \ \ mathrm {J} + (-19740 \ \ mathrm {J})) $
Så mitt slutliga svar är då: $ 2,3 \ times10 ^ 3 \ \ mathrm {J / {^ \ circ C}} $
Det är viktigt att värmekapaciteten är positiv, tänk på vad det skulle betyda om detta var ett negativt värde.
I laboratoriet är det nödvändigt att göra en beräkning som den här innan du använder en kalorimeter för någonting. Normalt kan det göras genom att värma en bit nickel eller något, registrera temperaturen på metallen och vattnet och sedan släppa metallen i kalorimetern för att hitta de slutliga temperaturerna och sedan beräkna kalorimeterkonstanten. Du kan sedan fortsätta med ytterligare experiment med den kalorimetern, men först efter att denna konstant har hittats kan du hitta den specifika värmekapaciteten för andra material.
Kommentarer
- Först och främst måste jag säga ett stort tack, för jag skulle inte ' inte ha tänkt så, (speciellt för att jag ' Jag är ganska förvirrad över den specifika värmespecifika värmekapacitetssaken). För det andra gissar jag ', om värmekapaciteterna var negativa, skulle inte ' inte bryta mot termodynamikens lagar?
- Jag fick bara reda på att det faktiskt finns system där värmekapaciteten är negativ, och även om det går utöver min kunskap kan jag ' inte tänka på hur skulle det vara möjligt, öka temperaturen genom att förlora energi, verkar irrationell för mig.
- Jag tror att det är ett djupgående fysikämne om system. Ett system kan kanske presentera idén om en negativ värmekapacitet, men försök att hålla fokus på faktiska material i det här fallet.Om ett material hade en negativ värmekapacitet skulle det göra motsatsen till vad kokande vatten gör. Om vatten var -4,18 för att höja vattnet med 1 grad celsius, skulle du behöva extrahera energi som lagrats i molekylerna, så att sätta vatten i kylen skulle få det att koka på ett sätt. Detta är omöjligt. Som att sätta vatten i kaminen och vänta på att den ska frysa …
- Du saknade ett mycket kritiskt antagande. Problemet förutsätter att värmekapaciteten hos kalorimetern bara beror på det vatten som den innehåller. För en bra kalorimeter som mest är sant men inte helt sant.