Zmiešavací kalorimeter

Z Wikipédie

Zmiešavací kalorimeter je jednoduchý typ kalorimetra. Je to tepelne izolovaná nádoba s miešačkou (kovová alebo plastová palička so slučkou na konci) a teplomerom, ktorá sa používa na experimentálne určenie mernej tepelnej kapacity. V roku 1892 ho zostrojil nemecký vynálezca a konštruktér Hugo Junkers.

[úprava] Pokus - meranie zmiešavacím kalorimetrom

Do tepelne izolovanej nádoby s kvapalinou vložíme teleso, ktorého teplota je väčšia ako teplota kvapaliny. Predpokladajme, že látka, z ktorej je teleso chemicky nereaguje s kvapalinou a pri tepelnej výmene medzi telesom a kvapalinou nenastáva zmena skupenstva. Tepelná výmena bude prebiehať tak dlho, až nastane rovnovážny stav, pri ktorom sa teploty telesa a kvapaliny vyrovnajú na výslednú teplotu. Zo zákona zachovania energie vyplýva, že sa zmena vnútornej energie sústavy skladajúcej sa z telesa a kvapaliny v tepelne izolovanej nádobe sa pritom nemení. Ako kvapalina sa najčastejšie používa samozrejme voda.

[úprava] Kalorimetrická rovnica

Teplo, ktoré odovzdá teplejšie teleso sa rovná teplu, ktoré chladnejšie teleso príjme. Preto platí:

c_1 \cdot m_1 \cdot (t_1 - t) = c_2 \cdot m_2 \cdot (t - t_2)
  • t - výsledná teplota sústavy
  • m1 - hmotnosť teplejšieho telesa
  • m2 - hmotnosť kvapaliny
  • t1 - začiatočná teplota teplejšieho telesa
  • t2 - začiatočná kvapaliny
  • c1 - merná tepelná kapacita teplejšieho telesa
  • c2 - merná tepelná kapacita kvapaliny

Keď do zmiešavacieho kalorimetra, v ktorom je kvapalina vložíme teleso s vyššou teplotou, ako je teplota kvapaliny, zvýši sa nielen teplota kvapaliny, ale aj nádoby, miešačky a teplomera. Tepelnú kapacitu kalorimetra určíme zo vzťahu, kde Q je teplo, ktoré príjme nádoba kalorimetra, miešačka a ponorená časť teplomera, ak sa ich teplota zvýši o Δt. Keď tepelná výmena prebieha medzi teplejším telesom a studenšou kvapalinou v kalorimteri, platí:

c_1 \cdot m_1 \cdot (t_1 - t) = c_2 \cdot m_2 \cdot (t - t_2) + C \cdot (t - t_2)
  • C(tt2) - teplo prijaté kalorimetrom a príslušenstvom pri zmene teploty
  • C - tepelná kapacita kalorimetra
Pozn.: Teplená kapacita sa píše s veľkým C, zatiaľ čo merná tepelná kapacita sa píše s malým c.