Comment déterminer une constante du calorimètre

Les calorimètres aident à déterminer l'énergie libérée ou absorbée par une réaction.

Les calorimètres mesurent la chaleur d'une réaction chimique ou un changement physique comme la fonte de la glace en eau liquide. La chaleur de la réaction est importante pour comprendre la thermodynamique des réactions chimiques et prédire quels types de réactions se produiront spontanément. Un calorimètre de base est très facile à construire - il suffit d'avoir deux tasses de café en polystyrène, un couvercle et un thermomètre. Cependant, avant d'utiliser votre calorimètre, vous devez l'étalonner et déterminer sa constante calorimétrique. Pour trouver la constante du calorimètre pour votre appareil, suivez les étapes décrites ci-dessous.

Mettez une blouse de laboratoire, des lunettes et des gants.

Assemblez le calorimètre à tasse de café en insérant une tasse de café en mousse de polystyrène dans l'autre et en fixant le couvercle. Cela peut sembler simple, mais s'il est correctement calibré, ce calorimètre à tasse de café peut être étonnamment utile pour trouver des chaleurs de réaction.

Mesurer environ 50 ml d'eau froide en utilisant le cylindre gradué. Il n'y a pas besoin d'être précis à ce stade.

Mesurez le poids de votre calorimètre de tasse de café vide à 0,01 grammes près (ou aussi près que vous pouvez obtenir). Maintenant, ajoutez les 50 ml d'eau froide, replacez le couvercle et re-pesez le calorimètre. La différence entre les poids vides et pleins est le poids de l'eau froide. Notez cette valeur (à 0,01 g près).

Peser le bécher et noter son poids (à 0,01 g près). Ajouter environ 50 ml d'eau et peser à nouveau le bécher. La différence entre les poids vides et pleins est le poids de l'eau chaude. Notez cette valeur (à 0,01 g près).

À l'aide de la bague de serrage et de la pince, fixez le bécher de manière à ce qu'il repose sur le treillis de la toile métallique au-dessus du bec Bunsen. Le treillis métallique empêche la flamme de venir en contact direct avec le verre. Placez l'un des deux thermomètres dans le bécher et fixez-le à l'aide d'une pince afin qu'il soit suspendu dans l'eau, mais ne touche pas le fond du bécher.

Allumez le bec Bunsen et chauffez doucement l'eau chaude à environ 80 degrés C. Il vaut mieux la chauffer lentement plutôt que de la chauffer trop rapidement et de la porter à ébullition.

Insérez le second thermomètre dans le calorimètre à travers le couvercle. Agiter l'eau à l'intérieur du calorimètre pendant quatre minutes et noter sa température à des intervalles d'une minute à 0,1 ° C près. La température doit rester plus ou moins constante; Si ce n'est pas le cas, laissez l'eau froide reposer pendant au moins deux minutes de plus.

Juste avant la cinquième minute, éteignez le bec Bunsen si vous ne l'avez pas déjà fait et notez la température de l'eau chaude et de l'eau froide. Versez rapidement et soigneusement toute l'eau chaude dans le calorimètre, puis replacez le couvercle et recommencez à remuer avec le thermomètre.

Mesurer et enregistrer la température dans le calorimètre à intervalles de 30 secondes jusqu'à ce que cinq minutes se soient écoulées.

Ouvrez Excel ou un autre tableur. Entrez l'heure comme les valeurs X et les températures comme les valeurs y et gravez vos données. Utilisez le tableur pour trouver la ligne la mieux adaptée aux données après avoir ajouté l'eau chaude. N'incluez pas les points de données avant d'ajouter l'eau chaude dans votre ligne de meilleur ajustement. La ligne de tendance devrait être linéaire.

Notez la ligne de meilleur ajustement de votre graphique. Brancher 5 minutes pour x et calculer y (la température extrapolée à 5 minutes). Nous appellerons cette température extrapolée Tf.

Soustraire Tf de la température de l'eau chaude juste avant de l'ajouter au calorimètre. Cela vous donnera le changement de la température de l'eau chaude, Th. Multipliez Th par 4.184 et la masse de l'eau chaude pour savoir combien d'énergie l'eau chaude a perdu en joules.

Soustraire la température de l'eau froide de Tf; cela vous donnera Tc, le changement de température de l'eau froide. Multiplier par la masse de l'eau froide et 4.184 pour trouver la quantité d'énergie gagnée par l'eau froide en joules.

Soustraire l'énergie gagnée par l'eau froide de l'énergie perdue par l'eau chaude. Cela vous donnera la quantité d'énergie gagnée par le calorimètre.

Diviser l'énergie acquise par le calorimètre par Tc (le changement de température de l'eau froide). Cette réponse finale est la constante de votre calorimètre.

Pointe

La constante du calorimètre ne peut jamais être négative - si c'est le cas, vous avez fait une erreur... Essayez d'effectuer plusieurs essais et en faisant la moyenne des résultats de ces essais pour réduire votre erreur. L'incertitude de votre moyenne finale sera de plus / moins deux fois l'écart-type.

Attention

Soyez TOUJOURS extrêmement prudent lorsque vous travaillez avec une flamme nue. Ne laissez jamais vos cheveux, vêtements ou matériaux inflammables s'approcher du feu. Éteignez le brûleur lorsqu'il n'est plus utilisé. Soyez extrêmement prudent lorsque vous travaillez avec de l'eau chaude; l'eau à 80 degrés C peut causer des brûlures ou des brûlures méchantes si vous le renversez sur votre peau.

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