Förstå kalorimetri för att mäta värmeöverföring

Calorimetry är en metod för att mäta värmeöverföringen inom en kemisk reaktion eller andra fysiska processer, till exempel en förändring mellan olika tillstånd.

Termen "kalorimetri" kommer från latin calor ("värme") och grekiska metron ("mått"), så det betyder "mäta värme." Enheter som används för att utföra kalorimetrimätningar kallas kalorimetrar.

Hur kalorimetri fungerar

Eftersom värme är en form av energi följer den reglerna för energibesparing. Om ett system ingår i värmeisolering (med andra ord, värme kan inte komma in eller lämna systemet), måste all värmeenergi som går förlorad i en del av systemet erhållas i en annan del av systemet.

Om du har en bra termiskt isolerande termos, till exempel som innehåller varmt kaffe, kommer kaffet att förbli varmt medan det är förseglat i termosen. Om du emellertid lägger is i det varma kaffet och förseglar det igen, när du senare öppnar det, kommer du att upptäcka att kaffet förlorade värmen och isen fick värme ... och smälter som ett resultat, och därmed vattna ner ditt kaffe!

Låt oss nu anta att du i stället för varmt kaffe i en termos hade vatten i en kalorimeter. Kalorimetern är välisolerad och en termometer är inbyggd i kalorimetern för att mäta temperaturen på vattnet inuti exakt. Om vi ​​sedan skulle lägga is i vattnet skulle det smälta, precis som i kaffeexemplet. Men den här gången mäter kalorimetern kontinuerligt temperaturen på vattnet. Värme lämnar vattnet och går in i isen och får det att smälta, så om du såg temperaturen på kalorimetern skulle du se temperaturen på vattnet sjunka. Så småningom skulle hela isen smälta och vattnet skulle nå ett nytt tillstånd av termisk jämvikt, där temperaturen inte längre förändras.

Från förändringen i temperaturen i vattnet kan du sedan beräkna mängden värmeenergi som det tog för att orsaka isens smältning. Och det, mina vänner, är kalorimetri.