MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

Transkript

1 MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA 8. KALORIMETRICKÁ ROVNICE Autor: Ing. Eva Jančová DESS SOŠ a SOU spol. s r. o.

2 KALORIMETR, BLACKŮV KALORIMETR Kalorimetr je zařízení umožňující pokusně provádět tepelnou výměnu mezi tělesy a měřit potřebné tepelné veličiny (Teplo a teplota). Blackův kalorimetr Tento jednoduchý kalorimetr, jeden z prvních kalorimetrů vůbec, se skládal z bloku ledu o teplotě 0 C, do něhož byla vydlabána jamka. Do jamky byl vložen zahřátý předmět, jehož tepelnou kapacitu bylo třeba změřit a jamka byla zaklopena dalším kusem ledu. Po ochlazení předmětu byla hubkou odsáta voda a její hmotnost (při známém skupenském teple vody) umožnila spočítat teplo ukryté ve vloženém předmětu.

3 BUNSENŮV KALORIMETR Bunsenův kalorimetr Měřící nádoba byla obalena ledem a umístěna ve větší uzavřené nádobě s vodou. Na dně této větší nádoby byla rtuť. Ta se mohla pohybovat do kapiláry. Pohyb rtuti v kapiláře pak přesně indikoval změnu objemu tajícího ledu.

4 SMĚŠOVACÍ KALORIMETR - Kalorimetr se skládá ze dvou nádobek do sebe vložených. - Mezi stěnami nádobek je vzduch, který tepelně izoluje vnitřní nádobku od vnější a od okolí. Každá z nádobek se přikrývá víčkem, ve kterém bývají otvory pro teploměr a míchačku. - Tepelná kapacita kalorimetru, která ovlivňuje tepelnou výměnu při pokusu, se určuje experimentálně.

5 SMĚŠOVACÍ KALORIMETR Obrázek č. 1 Směšovací kalorimetr

6 KALORIMETRICKÁ ROVNICE - Kalorimetrická rovnice popisuje tepelnou výměnu těles tvořících izolovanou soustavu, pro kterou platí zákon zachování energie. - Navíc se předpokládá, že nedochází ke změně druhu energie, tzn. tepelná energie se nemůže změnit např. v mechanickou energii, a také, že látky jsou chemicky netečné, takže nevzniká žádné teplo z chemických reakcí. - Kalorimetrická rovnice je základní rovnicí kalorimetrie.

7 KALORIMETRICKÁ ROVNICE Do kalorimetru s vodou o teplotě t 2 vložíme těleso o hmotnosti m a teplotě t 1. Mezi tělesy začne docházet k tepelné výměně do doby, než nastane rovnovážný stav teploty t kapaliny a tělesa se vyrovnají. Ze zákona o zachování energie vyplývá Q 1 = Q 2 + Q K Q 1 teplo, které těleso odevzdá kapalině, nádobce kalorimetru, míchačce a teploměru Q 2 teplo, které přijme kapalina Q K teplo, které přijme nádoba kalorimetru s příslušenstvím c 1 m 1 (t 1 t) = c 2 m 2 (t - t 2 ) + C K (t - t 2 ) C K tepelná kapacita kalorimetru s příslušenstvím

8 KALORIMETRICKÁ ROVNICE Energetická bilance při tepelné výměně mezi tělesy v kalorimetru c 1 m 1 (t 1 t) = c 2 m 2 (t - t 2 ) Teplo Q, které tělesa přijmou a nebo odevzdají při tepelné výměně Q = c m Δt C měrná tepelná kapacita látky m hmotnost tělesa Δt zvýšení / snížení teploty Q Teplo, které přijme chemicky stejnorodé těleso o hmotnosti m při tepelné výměně, je přímo úměrné přírůstku teploty Δt.

9 POUŽITÉ ZDROJE [1] ISO (1), Přispěvatelé Wikipedie, Kalorimetr [online], Wikipedie: Otevřená encyklopedie, c2013, Datum poslední revize , 18:11 UTC, [citováno ] < [2] ISO (1), Přispěvatelé Wikipedie, Kalorimetrická rovnice [online], Wikipedie: Otevřená encyklopedie, c2012, Datum poslední revize , 11:40 UTC, [citováno ] < >

10 POUŽITÉ OBRÁZKY [1] Commons.wikimedia.org [online]. [cit ]. Dostupný pod licencí GNU Free Documentation License, www: