KALORIMETER: SEJARAH, BAHAGIAN, JENIS DAN CIRI-CIRINYA - KIMIA - 2024

The kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan dalam suhu suatu kuantiti bahan (biasanya air) haba tertentu yang diketahui. Perubahan suhu ini disebabkan oleh panas yang diserap atau dilepaskan dalam proses yang sedang dikaji; bahan kimia jika ia adalah tindak balas, atau fizikal jika terdiri daripada perubahan fasa atau keadaan.

Di makmal kalorimeter termudah yang boleh didapati ialah gelas kopi. Ini digunakan untuk mengukur panas yang diserap atau dibebaskan dalam reaksi pada tekanan berterusan, dalam larutan berair. Reaksi dipilih untuk mengelakkan campur tangan reagen atau produk gas.

Sumber: Oleh Ichwarsnur, dari Wikimedia Commons Dalam reaksi eksotermik, jumlah haba yang dibebaskan dapat dihitung dari peningkatan suhu kalorimeter dan larutan berair:

Jumlah haba yang dikeluarkan dalam tindak balas = jumlah haba yang diserap oleh kalorimeter + jumlah haba yang diserap oleh larutan

Jumlah haba yang diserap oleh kalorimeter disebut kapasiti haba kalorimeter. Ini ditentukan dengan membekalkan sejumlah haba yang diketahui ke kalorimeter dengan jisim air yang diberikan. Kemudian, kenaikan suhu kalorimeter dan larutan di dalamnya diukur.

Dengan data ini, dan penggunaan haba air tertentu (4.18 J / g.ºC), kapasiti kalorimeter dapat dikira. Kapasiti ini juga disebut pemalar kalorimeter.

Sebaliknya, haba yang diperolehi oleh larutan berair sama dengan m · ce · Δt. Dalam formula m = jisim air, ce = haba air tertentu dan Δt = variasi suhu. Dengan mengetahui semua ini, seseorang dapat mengira jumlah haba yang dibebaskan oleh tindak balas eksotermik.

Sejarah kalorimeter

Pada tahun 1780, AL Lavoisier, ahli kimia Perancis, yang dianggap sebagai salah satu bapa kimia, menggunakan khinzir untuk mengukur pengeluaran haba dengan pernafasannya.

Bagaimana? Menggunakan peranti yang serupa dengan kalorimeter. Panas yang dihasilkan oleh marmut dibuktikan oleh salji lebur yang mengelilingi radas.

Penyelidik A. L Lavoisier (1743-1794) dan PS Laplace (1749-1827) merancang kalorimeter yang digunakan untuk mengukur kepanasan tertentu badan dengan kaedah mencairkan ais.

Kalorimeter terdiri daripada cawan timah silinder berbentuk silinder, disokong oleh tripod dan dihentikan secara dalaman dengan corong. Di dalamnya, gelas lain diletakkan, mirip dengan yang sebelumnya, dengan tiub yang melewati ruang luar dan dilengkapi dengan kunci. Di dalam gelas kedua terdapat rak.

Makhluk atau objek yang kepanasannya ditentukan akan diletakkan di atas grid ini. Es diletakkan di dalam gelas sepusat, seperti di dalam bakul.

Haba yang dihasilkan oleh badan diserap oleh ais, menyebabkannya cair. Dan produk air cair dari pencairan ais dikumpulkan, membuka kunci kaca dalaman.

Dan akhirnya, dengan berat air, jisim ais cair diketahui.

Bahagian

Kalorimeter yang paling banyak digunakan di makmal pengajaran kimia adalah kalorimeter cawan kopi yang disebut. Kalorimeter ini terdiri daripada bikar, atau sebaliknya, bekas bahan anime yang mempunyai sifat penebat tertentu. Di dalam bekas ini larutan berair diletakkan bersama badan yang akan menghasilkan atau menyerap haba.

Tudung yang diperbuat daripada bahan penebat dengan dua lubang diletakkan di bahagian atas bekas. Di satu termometer dimasukkan untuk mengukur perubahan suhu, dan yang lain pengadun, lebih baik dibuat dari bahan kaca, yang memenuhi fungsi memindahkan kandungan larutan berair.

Gambar menunjukkan bahagian kalorimeter bom; namun, dapat dilihat bahawa ia mempunyai termometer dan pengadun, unsur umum dalam beberapa kalorimeter.

Jenis dan ciri-cirinya

Secawan kopi

Ia adalah yang digunakan dalam penentuan haba yang dibebaskan oleh reaksi eksotermik, dan panas yang diserap dalam reaksi endotermik.

Selanjutnya, ia boleh digunakan dalam menentukan haba tertentu badan; iaitu jumlah haba yang perlu diserap satu gram bahan untuk menaikkan suhunya sebanyak satu darjah Celsius. .

Bom kalorimetrik

Ini adalah alat di mana jumlah haba yang dikeluarkan atau diserap dalam tindak balas yang berlaku pada isipadu tetap diukur.

Reaksi berlaku dalam bekas keluli kuat (pam), yang direndam dalam jumlah besar air. Ini memastikan suhu air berubah sedikit. Oleh itu, diasumsikan bahawa perubahan yang berkaitan dengan tindak balas diukur pada isipadu dan suhu tetap.

Ini menunjukkan bahawa tidak ada kerja yang dilakukan ketika reaksi dilakukan dalam kalorimeter bom.

Tindak balas dimulakan dengan membekalkan elektrik melalui kabel yang disambungkan ke pam.

Kalorimeter adiabatik

Ia dicirikan dengan struktur penebat yang disebut pelindung. Perisai terletak di sekitar sel di mana perubahan panas dan suhu berlaku. Begitu juga, ia disambungkan ke sistem elektronik yang mengekalkan suhu sangat dekat dengan suhu sel, sehingga mengelakkan pemindahan haba.

Dalam kalorimeter adiabatik perbezaan suhu antara kalorimeter dan persekitarannya diminimumkan; serta meminimumkan pekali pemindahan haba dan masa untuk pertukaran haba.

Bahagiannya terdiri daripada yang berikut:

-Sel (atau bekas), yang disatukan ke dalam sistem penebat dengan cara ia cuba mengelakkan kehilangan haba.

-The termometer, untuk mengukur perubahan suhu.

Pemanas, disambungkan ke sumber voltan elektrik yang dapat dikawal.

-Dan perisai, sudah disebutkan.

Dalam jenis kalorimeter ini, sifat seperti entropi, suhu Debye, dan ketumpatan elektron keadaan dapat ditentukan.

Kalorimeter isoperibol

Ini adalah alat di mana sel reaksi dan pam direndam dalam struktur yang disebut jaket. Dalam kes ini, jaket yang disebut terdiri daripada air, disimpan pada suhu tetap.

Suhu sel dan pam meningkat apabila haba dibebaskan semasa proses pembakaran; Tetapi suhu jaket air disimpan pada suhu tetap.

Mikroprosesor mengawal suhu sel dan jaket, membuat pembetulan yang diperlukan untuk kebocoran haba yang disebabkan oleh perbezaan antara kedua suhu.

Pembetulan ini diterapkan secara berterusan, dan dengan pembetulan terakhir, berdasarkan pengukuran sebelum dan sesudah ujian.

Kalorimeter aliran

Dibangunkan oleh Caliendar, ia memiliki alat untuk menggerakkan gas di dalam wadah dengan kecepatan tetap. Dengan menambahkan haba, kenaikan suhu dalam cecair diukur.

Kalorimeter aliran dicirikan oleh:

- Pengukuran tepat bagi kelajuan aliran berterusan.

- Pengukuran yang tepat mengenai jumlah haba yang dimasukkan ke dalam bendalir melalui pemanas.

- Pengukuran yang tepat mengenai kenaikan suhu gas yang disebabkan oleh input tenaga

- Reka bentuk untuk mengukur kapasiti gas di bawah tekanan.

Kalorimeter untuk kalori imbasan pengimbasan

Ini dicirikan dengan memiliki dua bekas: di satu sampel yang akan dikaji diletakkan, sementara yang lain dibiarkan kosong atau bahan rujukan digunakan.

Kedua kapal dipanaskan pada kadar tenaga yang tetap, dengan menggunakan dua pemanas bebas. Apabila kedua-dua kapal mula panas, komputer akan merancang perbezaan aliran haba pemanas berbanding suhu, sehingga menentukan fluks haba.

Selanjutnya, variasi suhu sebagai fungsi masa dapat ditentukan; dan akhirnya, kapasiti kalori.

Permohonan

Dalam fizikokimia

Kalori asas, jenis cawan kopi, memungkinkan untuk mengukur jumlah haba yang dikeluarkan atau diserap oleh badan. Di dalamnya anda dapat menentukan sama ada tindak balas adalah eksotermik atau endotermik. Selanjutnya, haba spesifik badan dapat ditentukan.

-Dengan kalorimeter adiabatik telah memungkinkan untuk menentukan entropi proses kimia dan ketumpatan elektronik keadaan.

Dalam sistem biologi

-Mikrokalorimeter digunakan untuk mengkaji sistem biologi yang merangkumi interaksi antara molekul, serta perubahan konformasi molekul yang berlaku; sebagai contoh, dalam pembukaan molekul. Garis ini merangkumi pengimbasan pembezaan dan titrasi isotermal.

-Mikrokalorimeter digunakan dalam pengembangan ubat molekul kecil, bioterapeutik dan vaksin.

Kalorimeter pam oksigen dan daya kalori

Dalam kalorimeter bom oksigen, pembakaran banyak bahan berlaku, dan nilai kalorinya dapat ditentukan. Antara bahan yang dikaji melalui penggunaan kalorimeter ini adalah: arang batu dan kok; minyak yang boleh dimakan, berat dan ringan; petrol dan semua bahan api motor.

Serta jenis bahan bakar untuk jet pesawat; sisa bahan bakar dan pembuangan sampah; produk makanan dan makanan tambahan untuk pemakanan manusia; tanaman makanan dan makanan tambahan untuk makanan haiwan; Bahan binaan; bahan api dan bahan pendorong roket.

Begitu juga, daya kalori telah ditentukan oleh kalorimetri dalam kajian termodinamik bahan mudah terbakar; dalam kajian keseimbangan tenaga dalam ekologi; dalam bahan letupan dan serbuk terma dan dalam pengajaran kaedah termodinamik asas.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
2. González J., Cortés L. & Sánchez A. (nd). Kalorimetri adiabatik dan aplikasinya. Dipulihkan dari: cenam.mx
3. Wikipedia. (2018). Kalorimeter. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Jun 2018). Definisi Kalorimeter dalam Kimia. Dipulihkan dari: thinkco.com
5. Gillespie, Claire. (11 April 2018). Bagaimana Kalorimeter Berfungsi? Ilmu Pengetahuan. Dipulihkan dari: sciencing.com