Så bygger du ett eget kalorimeter – enkel DIY-guide

Har du någonsin funderat på hur mycket energi som krävs för att klyva kristaller eller värma upp en kopp kaffe? Forskare använder kalorimetrar för att mäta hur mycket värme som avges eller absorberas vid en kemisk reaktion. Det är förvånansvärt enkelt att bygga en grundläggande kalorimeter av vanliga hushållsartiklar, men kalibreringen kräver några extra steg.

Du behöver

• Tre engångskoppar av frigolit
• Ett plastlock till kaffekopp med stängd flip-top
• En penna eller annat verktyg att sticka hål med
• En rörare
• Vatten
• Måttkopp med metriska enheter
• Termometer med Celsius-skala
• Reaktanter

Instruktioner

Montera och kalibrera

1. Stick två hål i plastlocket – ett stort nog för termometern och ett stort nog för röraren.

2. Mät upp och notera en fast massa kallt vatten – till exempel 25 gram – i en av frigolitkopparna. (Kom ihåg att vid standardtemperatur och standardtryck gäller 1 ml = 1 gram.) Ställ koppen med kallt vatten ovanpå en andra frigolitkopp. Behållaren med två koppar utgör din kalorimeter.

3. Sätt ner termometern i det kalla vattnet. Skriv ner temperaturen.

4. Mät upp och notera samma massa varmt vatten (25 gram i exemplet) i den tredje frigolitkoppen. Sätt i termometern i det varma vattnet. Skriv ner temperaturen.

5. Häll det varma vattnet i det kalla. Sätt fast locket på frigolitkoppen som innehåller vattnet. För ner röraren genom sitt hål och rör om. Sätt i termometern. Avläs och notera temperaturen på det blandade vattnet.

6. Subtrahera starttemperaturen för det varma vattnet från sluttemperaturen för det blandade vattnet för att få fram temperaturförändringen hos det varma vattnet.

7. Subtrahera starttemperaturen för det kalla vattnet från sluttemperaturen för det blandade vattnet för att få fram temperaturförändringen hos det kalla vattnet.

8. Beräkna värmeförändringen i det varma vattnet:

   Q(h) = m(h) × t(h) × 4,184

   där Q(h) är värmeförändringen i det varma vattnet, m(h) är vattnets massa i gram, t(h) är temperaturförändringen hos det varma vattnet och 4,184 är vattnets specifika värmekapacitet.

9. Beräkna värmeförändringen i det kalla vattnet:

   Q(c) = m(c) × t(c) × 4,184

   där Q(c) är värmeförändringen i det kalla vattnet, m(c) är massan av kallt vatten i gram, t(c) är temperaturförändringen hos det kalla vattnet och 4,184 är vattnets specifika värmekapacitet.

10. Eftersom ett systems totala värmeförändring måste summeras till noll använder du följande ekvation:

    0 = Q(kalorimeter) + Q(h) + Q(c)

    för att bestämma värmeförändringen i kalorimetern, Q(kalorimeter).

11. Använd därefter ekvationen:

    Q(kalorimeter) = värmekapacitet(kalorimeter) × t(kalorimeter)

    för att lösa ut kalorimeterns värmekapacitet. Låt t(kalorimeter) motsvara temperaturförändringen hos kalorimetern, vilket är densamma som temperaturförändringen hos det kalla vattnet.

12. Nu när du känner till kalorimeterns värmekapacitet kan du använda den för att kalibrera mätningar av värmeförändringar i andra beräkningar, till exempel lösningsvärmen hos ett salt.

Tips för bättre resultat

Frigolitens isolerande egenskaper minimerar värmeläckage till omgivningen, men ingen hemmagjord kalorimeter är helt perfekt. Arbeta snabbt mellan mätningarna, se till att termometern inte vidrör kopparens botten och upprepa experimentet flera gånger för att få ett så exakt värde som möjligt på kalorimeterns värmekapacitet.