Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

8.9: Калориметрія

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    21853

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Калориметрія - це експериментальна наука про вимірювання теплових змін, які супроводжують хімічні або фізичні зміни. Точне вимірювання невеликої кількості тепла є експериментально складним завданням. Тим не менш, калориметрія - це область, в якій була досягнута велика експериментальна вишуканість і можуть бути зроблені надзвичайно точні вимірювання. Для вимірювання теплових перепадів розроблені численні прилади.

    Деякі з цих приладів вимірюють (як правило, невелике) зміна температури. Такі прилади калібруються шляхом вимірювання того, наскільки підвищується їх температура при введенні відомого кількості тепла. Зазвичай це досягається шляхом пропускання відомого електричного струму через відомий опір протягом відомого часу. Інші калориметри вимірюють кількість якоїсь речовини, яка зазнає фазової зміни. Калориметр льоду є важливим прикладом останнього методу. У калориметрі льоду тепло процесу передається суміші льоду і води. Кількість льоду, яке тане, є прямою мірою кількості тепла, що виділяється процесом. Кількість розтопленого льоду можна визначити або шляхом прямого вимірювання збільшення кількості присутньої води, або шляхом вимірювання зміни об'єму суміші льодо-вода. (Так як лід займає більший обсяг, ніж та ж маса води, танення супроводжується зменшенням загального обсягу, зайнятого сумішшю льоду і води.)

    Процеси, які можна точно дослідити за допомогою калориметрії, обмежені двома важливими міркуваннями. Один з них полягає в тому, що процес повинен завершитися протягом відносно короткого часу. Як би ретельно він не був побудований, будь-який калориметр буде обмінюватися тепловою енергією зі своїм середовищем в якійсь мірі. Якщо ця норма не є незначною порівняно зі швидкістю, з якою процес виділяє тепло, точність вимірювання погіршується. Друге обмеження полягає в тому, що процес повинен включати повне перетворення системи з відомого початкового стану в відоме кінцевий стан. Коли процеси, що цікавлять, є хімічними реакціями, ці міркування означають, що реакції повинні бути кількісними та швидкими.

    Реакції горіння та реакції каталітичного гідрування зазвичай задовольняють цим вимогам, і вони найбільш часто досліджуються. Однак навіть в цих випадках можуть виникнути ускладнення. Для з'єднання, що містить тільки вуглець, водень і кисень, при згорянні з використанням надлишку кисню виробляються тільки вуглекислий газ і вода. Для сполук, що містять гетероатоми, такі як азот, сірка або фосфор, може бути більше одного гетероатомсодержащего продукту. Наприклад, при спалюванні сірчаноорганічної сполуки може утворюватися як діоксид сірки, так і триоксид сірки. Щоб використовувати термохімічні дані, отримані в таких експериментах, необхідно провести хімічний аналіз для визначення кількості кожного присутнього оксиду.