化學 / 熱化學 / 原理與探索
簡易量熱計實驗解說
在估算反應釋放的熱量，以及溶液溫度升高所帶來的熱量時，必須考慮所接收的熱量（由熱量計吸收）和流失到周圍環境的熱量。 調整反應的莫耳數、溶液的質量、熱量計的熱容量，以及冷卻損失。 本次活動將最高觀察到的溫度與根據冷卻曲線校正後的數值進行比較。
它是怎麼工作的？
熱損失降低了觀察到的溫度升高。 冷卻曲線的擴充套件近似了損失，但異常值和殘差仍然存在。
關鍵關係
−nΔH = (m·c + Ccal)ΔT
嘗試這個實驗
- 從 20 °C 開始，持續加熱 20 秒，並觀察到持續加熱，直到 120 秒。當散熱被開啟時，加熱期間以及加熱之後，熱量會釋放到周圍。
- 記錄相同的響應，包括沒有損失和有損失的情況，並比較觀察到的最高溫度與外差值進行外推的修正溫度進行比較。
- 比較溫度變化，透過僅改變莫耳數或熱容量。
解讀結果的依據
溶液和熱量計的總熱容量是多少？
溶液和容器同時接收反應的熱量。 qSolution = −nΔH = (mc + Ccal)ΔT，且 q 的符號與反應的符號相反。
模型的範圍與限制
模型採用虛擬放熱反應，假定 c=4.18 J/(g·K)、環境和初始溫度為 20 °C、反應時間為 20 s、充分混合且放熱速率恆定。損失採用牛頓冷卻模型 dT/dt=q̇/C−0.020(T−20)。將冷卻曲線外推至反應中點 10 s 所得的溫度，顯示為外推修正最高溫度。該近似值並非實際最高溫度，模型省略實際反應速率、蒸發和溫度計延遲。