Kalorimetrie: Verständnis der Wärmemessung und Kalorimeter-Anwendungen

Kalorimetrie ist eine quantitative Messung der Wärme, die während einer chemischen Reaktion benötigt oder erzeugt wird. Wenn Wärme an ein Objekt übertragen wird, erhöht sich die Temperatur des Objekts, und wenn Wärme entfernt wird, verringert sich die Temperatur des Objekts. Ein Kalorimeter ist das Instrument, in dem die chemische Reaktion oder der physikalische Prozess stattfindet. Es ist gut isoliert, damit keine Wärme in das Gerät eintreten oder es verlassen kann, damit die Messung genau ist.

Einleitung

• Grundlegende Kalorimeter, die in Einführungschemielaboren verwendet werden, bestehen aus einem doppelten Styroporbecher und einem gut passenden Kunststoffdeckel. Der Deckel hat ein Loch für ein Thermometer, um tatsächlich die Temperatur der bei der chemischen Reaktion freigesetzten oder absorbierten Wärme zu messen. Laut Forschung am Dartmouth College bestimmen diese Arten von Kalorimetern die Wärme einer Reaktion bei konstantem atmosphärischen Druck.

Funktion

• Damit das Experiment genaue Ergebnisse liefert, sollte das Kalorimeter vollständig trocken sein und die Volumina der Lösungen sollten sorgfältig gemessen werden. Die Temperaturänderung wird bestimmt, indem die Anfangstemperatur des Reaktanten und die Maximaltemperatur der resultierenden Lösung gemessen werden.

Merkmale

• Da die bei einem exothermen Prozess abgegebene Wärme der gleichen Wärme entspricht, die vom Kalorimeter aufgenommen wird, führen exotherme Prozesse, die in einem Kalorimeter durchgeführt werden, zu einer Erhöhung der Kalorimetertemperatur. Andererseits, weil die bei einem endothermen Prozess absorbierte Wärme der gleichen Wärme entspricht, die vom Kalorimeter abgegeben wird, führen endotherme Prozesse, die in einem Kalorimeter durchgeführt werden, zu einer Verringerung der Kalorimetertemperatur.

Wärmekapazität

• Kalorimeter können auch verwendet werden, um die Wärmekapazität oder die Wärme zu finden, die erforderlich ist, um die Temperatur einer Substanz um einen Grad zu ändern, laut der Chemieabteilung am Davidson College. Es ist oft wünschenswert, die Wärmekapazität des Kalorimeters selbst zu kennen, anstatt die Wärmekapazität des gesamten Kalorimetriesystems (was das Kalorimeter und Wasser bedeutet).

Überlegungen

• Neben den Vorteilen, die Menge des Wärmeaustauschs bei einer chemischen Reaktion und die Wärmekapazität des Systems messen zu können, können Kalorimeter auch verwendet werden, um den Energiegehalt von Lebensmitteln zu bestimmen. Laut Forschern der Georgia State University messen Kalorimeter den Energiegehalt, indem sie die Lebensmittel in einer Sauerstoffatmosphäre verbrennen und den Energieertrag in Bezug auf die Temperaturerhöhung des Kalorimeters messen. Kalorimeter können auch verwendet werden, um die spezifische Wärme einer Substanz zu messen. Spezifische Wärme ist die Menge an Wärme pro Einheitsmasse, die erforderlich ist, um die Temperatur um einen Grad Celsius zu erhöhen.