Kalorimetri - rapport i fysik

Indledning

Kalorimetri er en disciplin indenfor den eksperimentelle fysik, der beskæftiger sig med bestemmelse af bl.a. varmekapacitet.

Indenfor den klassiske kalorimetri anvendes en dobbeltvægget metalskål – typisk indeholdende vand. Imellem de to vægge er der et luftlag, der isolerer den inde skål. Skal man reducere vekselvirkningen yderligere, polerer man skålene (blanke metaloverflader reflekterer varmestråling). Et termometer i kalorimeteret registrerer temperaturændringer i kalorimetervæsken. En genstand der er opvarmet/afkølet, sænkes ned i kalorimeteret. Der vil nu strømme varme mellem genstanden og kalorimeteret – indtil de er i termisk ligevægt (fælles temperatur). Ud fra kalorimeterskålens masse og volumen, kan man finde den nedsænkede genstands varmekapacitet eller udgangstemperatur.

Formål

Formålet med dette forsøg er at anvende et kalorimeter til at bestemme nogle faste stoffers specifikke varmekapacitet. Derudover vil vi løse to opgaver indenfor varmelæren.

Apparatur

 Messingkalorimeter  Metal lod af messing  Metal lod af aluminium  Metal lod af bly  Digitaltermometer  Bægerglas  Dyppekoger  Vand

Teori

Indre energi Indre energi U er summen af et systems energimængder, som hedder E , E , .. Dvs. U = E + E .. Ifølge Einsteins formel er U = mc . Når stofferne i systemet reagerer med hinanden, eller ændrer tilstandsform, ændres U. Teoretisk set kunne ændringer i U, findes ved vejninger før og efter reaktionen/tilstandsændringen. Ændringen i vægt er meget lille i forhold til systemets samlede vægt, så denne metode vil give meget stor usikkerhed. Derfor bestemmes ændringer i U ved hjælp STX 1.g Q + W. Hvis systemet udvider sig, så volumenet øges med V, udfører systemet arbejdet P  V. Det tilførte arbejde bliver W = - P  V, dvs. at for en proces hvor volumen ændres ved konstant tryk er: Hvis processen foregår ved konstant volumen er V = 0  U = Q.

Entalpi De fleste processer foregår ved konstant tryk, med mulighed for at volumen kan ændres, det vil sige at U = Q - P  V. Nu indfører vi en ny tilstandsfunktion, der hedder entalpi, defineret som: for processer der foregår ved konstant tryk med mulighed for volumen ændring. For en proces er entalpiændringen: H =  H –  H Altså, summen af entalpierne på højre side, minus summen af entalpierne på venstre side af reaktionstegnet.

Varmekapacitet Et legemes varmekapacitet er dets evne til at ’gemme’ på varme. Varmekapacitet er pr.