Når noget brænder, frigiver det energi i form af varme og lys. Mængden af energi, der frigives af en bestemt flamme, varierer afhængigt af det brændstof, der forbrændes. Du kan teste mængden af energi, der frigives af et brændstof ved at måle den temperaturændring, som flammen skaber i en beholder med vand. En af måderne til måling af energien er ved at konstruere et kalorimeter, som måler mængden af varme, der er involveret i en kemisk reaktion eller termisk proces.
Trin
Del 1 af 3: Opbygning af et simpelt kalorimeter
Trin 1. Mål vand med en gradueret cylinder
Det er vigtigt at vide præcis, hvor meget vand du bruger. Dette giver dig mulighed for at beregne, hvor meget energi der blev brugt til at opvarme vandet. Brug en gradueret cylinder til nøjagtigt at måle 100 milliliter vand til forsøget. Notér dette beløb i en notesbog.
Trin 2. Hæld vandet i en sodavand
En aluminiums sodavand vil lede varme mere effektivt end en glascylinder. Pas på ikke at spilde noget af vandet. Det er vigtigt, at den mængde vand, du har registreret, er korrekt.
Trin 3. Sæt dåsen over din brændstofkilde
Da varmen stiger, får du mest varmeoverførsel, hvis dåsen placeres direkte over brændstofkilden. Brug et stativ eller byg et enkelt apparat af en eller anden art til at holde dåsen 6–8 centimeter (2,4–3,1 in) over brændstofkilden. Brug metal til at holde dåsen på plads.
Materialer som træ eller plast kan smelte eller tage ild, så sørg for at bruge brandsikre materialer til at konstruere stativet
Del 2 af 3: Måling af temperaturændringer
Trin 1. Mål vandets starttemperatur
Uden vandets indledende temperatur vil du ikke kunne vide, hvor meget varme der blev absorberet. Sæt et termometer i vandet og aflæs. Skriv læsningen ned, så du husker den nøjagtigt.
For eksempel kan din indledende aflæsning være 20 ° C (68 ° F). Det er bedst at tage målingen i Celsius, da dette senere vil forenkle din matematik
Trin 2. Tænd brændstoffet under vandet
Brug en tændstik eller grill lighter til at antænde brændstoffet. Almindelige brændstoffer til test omfatter jordnøddeolie, vegetabilsk olie, methanol eller ethanol. Dette trin skal udføres af eller med en voksen, der er under opsyn.
- Brug handsker og beskyttelsesbriller for at beskytte dine øjne og hænder.
- Inden du tænder brændstoffet, skal du udarbejde en sikkerhedsplan, hvis noget går galt, eller ilden breder sig. Opbevar en brandslukker i nærheden.
Trin 3. Tag en endelig temperaturaflæsning af vandet
Når alt brændstoffet er brændt, eller du slukker det, skal du bruge en anden temperaturmåling. Brug det samme termometer og sæt det i vandet. Registrer den endelige temperatur til brug ved beregning af den energi, der frigives ved forbrænding af brændstoffet.
Din endelige læsning bør være højere end din indledende læsning. For eksempel kan det være omkring 24 ° C (75 ° F), afhængigt af dit brændstof
Del 3 af 3: Beregning af frigivet energi
Trin 1. Find forskellen i temperatur
Træk den oprindelige temperatur fra den endelige temperatur. Dette vil fortælle dig, hvor meget vandtemperaturen blev ændret af det brændende brændstof nedenunder. Konverter dette tal til Celsius, hvis dine målinger ikke var i Celsius.
-
Du kan konvertere et tal fra Fahrenheit til Celsius ved at bruge ligningen C = (F − 32) x5/9 { displaystyle C = (F-32) x5/9}
where C is the temperature in Celsius and F is the temperature in Fahrenheit.
- An example is 24 °C (75.2 °F) - 20 °C (68.0 °F) = 4 °C (39.2 °F).
Trin 2. Multiplicer temperaturforskellen med vandets specifikke varme
Den specifikke vandvarme er den mængde varme, det tager at hæve temperaturen på 1 gram vand med 1 grad Celsius. For vand er den specifikke varme 1 kalorie pr. Gram Celsius. Det betyder, at det tager 1 kalorie at opvarme 1 gram vand med 1 grad Celsius.
- Enheden for specifik varme er skrevet som 1 kalorie / (gram x grader Celsius).
- Multiplicering af dette med temperaturforskellen giver 4 grader Celsius x 1 kalorie / (gram x grad Celsius) = 4 kalorier / gram.
Trin 3. Faktor i massen af vandet
Nu multipliceres produktet af varmeforskellen og den specifikke varme med den mængde vand, du brugte. Bemærk, at 1 ml vand er lig med 1 gram vand. Sørg for, at du bruger enhedens gram.
Dette vil give din energiske frigivelse: 4 kalorier / gram x 100 gram = 400 kalorier
Trin 4. Indse, at dit system mister noget energi
Mens noget af den varme, der frigives, går direkte op og ned i vandet, er dit system ikke perfekt. Noget varme går tabt til den omgivende luft. En lille mængde varme vil også blive absorberet af dåsen selv. Der er lidt, der kan gøres for at kompensere for varmetabet.
Hvis du forsøger at lave meget præcise eksperimenter, kan du investere i et kommercielt kalorimeter, men selv da er resultaterne muligvis ikke 100% effektive
Tips
Fastgør dåsen forsigtigt til et stativ for at sikre, at den ikke vælter eller falder på flammen. Sørg også for, at dåsen ikke er i nærheden af den bærbare computer. Sørg også for, at dåsen ikke rører flammen. Der skal være lidt mellemrum
Advarsler
- Dampene fra nogle stoffer er giftige. Hvis du ikke har en emhætte, som du ved, hvordan du bruger, skal du holde dig til husholdningsbrændstoffer som stearinlys.
- Ild er ekstremt farlig, og du kan let blive brændt. Vær forsigtig med det, og hold altid en ildslukker ved hånden.