Een calorimeter klinkt misschien als een fraai stukje wetenschapsmateriaal, maar het is eigenlijk een heel eenvoudig warmtemeetapparaat dat je thuis kunt maken met twee koffiekopjes. Het wordt vaak gebruikt in experimenten met wetenschappelijke projecten en meet de hoeveelheid warmte die een chemisch of fysiek proces met zich meebrengt, zoals warmteoverdracht of specifieke warmte van een stof.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De temperatuur van vloeistof verandert wanneer het aankomt of energie verliest. Een calorimeter meet de hoeveelheid vloeistof en de temperatuurverandering van de vloeistof om de hoeveelheid energie te bepalen die door de vloeistof wordt gewonnen of verloren.

Onderdelen van een calorimeter

Een calorimeter heeft twee bloedvaten: een buitenste vat en een binnenste vat. De lucht tussen de twee vaten fungeert als een warmte-isolator, wat betekent dat er geen (of minimale) warmte-uitwisseling is tussen wat zich in het binnenvat en de buitenomgeving bevindt. Calorimeters gebruikt in science labs hebben een fiberring gemaakt van isolatiemateriaal om het binnenvat in het midden van het buitenvat te houden. Ze omvatten een thermometer om de temperatuur van de vloeistof in het binnenvat en een roerder te meten om de vloeistof te roeren en warmte door het hele vat te verdelen. Het is gemakkelijk om thuis een calorimeter te maken met polystyreen bekers, een deksel, een thermometer en een roerder. Een "koffiekopje" -calorimeter maakt echter meer warmte-uitwisseling met zijn omgeving mogelijk en geeft minder nauwkeurige resultaten.

Warmteoverdracht meten

Als een exotherme reactie optreedt (een chemische reactie die energie vrijmaakt door licht of hitte) gebeurt in een oplossing in een calorimeter, de oplossing gebruikt warmte, die de temperatuur verhoogt. Als een endotherme reactie (een reactie die energie uit de omgeving absorbeert) plaatsvindt, verliest de oplossing warmte, waardoor de temperatuur daalt. Het verschil in temperatuur, samen met de specifieke warmte en massa van de oplossing, stelt u in staat uit te werken hoeveel warmte de reactie verbruikt. Als u bijvoorbeeld een heet stuk koper in een koele hoeveelheid water in een calorimeter plaatst, stroomt er warmte van het koper naar het water. De temperatuur van het koper zal afnemen en de temperatuur van het water zal toenemen totdat ze dezelfde temperatuur hebben (thermisch evenwicht). Je wint of verliest tijdens het proces geen warmte omdat de calorimeter alle warmteoverdracht tussen de twee stoffen mogelijk maakt.

Specifieke warmte meten

Specifieke warmte is de hoeveelheid energie die nodig is om te produceren een temperatuurverandering van 1 graad Celsius per gram substantie, en deze varieert tussen stoffen. De specifieke warmte van water is bijvoorbeeld 1,00 calorie /gram graden Celsius. Om de specifieke warmte van een onbekend metaal te bepalen, plaatst u een verwarmd stuk metaal in water in het binnenvat van de calorimeter. Nadat u de eindtemperatuur van zowel het metaal als het water hebt gemeten, zoals de hoogste temperatuur die door het water wordt bereikt, kunt u de specifieke warmte van het metaal bepalen. Ten eerste, vermenigvuldig de massa water met de specifieke warmte van water door de temperatuurswisseling van water, vermenigvuldig dan de metaalmassa met de temperatuurverandering van metaal. Deel uw eerste antwoord door uw tweede antwoord om de specifieke warmte van het metaal vast te stellen.