Kalorimetrická rovnice
Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Kalorimetrická rovnice popisuje tepelnou výměnu těles tvořících izolovanou soustavu, pro kterou platí zákon zachování energie - tedy veškeré teplo, které při výměně jedno těleso odevzdá, druhé těleso přijme. Navíc se předpokládá, že nedochází ke změně druhu energie, tzn. tepelná energie se nemůže změnit např. v mechanickou energii, a také, že látky jsou chemicky netečné, takže nevzniká žádné teplo z chemických reakcí.
Kalorimetrická rovnice je základní rovnicí kalorimetrie.
[editovat] Matematická formulace
Matematicky lze kalorimetrickou rovnici formulovat na základě předpokladu, že teplo Q1 odevzdané teplejším tělesem chladnějšímu tělesu se rovná teplu Q2, které přijme chladnější těleso od teplejšího tělesa, tzn.
- Q1 = − Q2
Jestliže těleso 1 o hmotnosti m1 s měrnou tepelnou kapacitou c1 má počáteční teplotu t1, těleso 2 o hmotnosti m2 s měrnou tepelnou kapacitou c2 má počáteční teplotu t2 a po vyrovnání teplot mají obě tělesa stejnou teplotu t, přičemž t1 > t > t2, pak po dosazení za Q1 a Q2 dostaneme
- c1m1(t1 − t) = c2m2(t − t2)
Pokud je neznámou veličinou c nebo m, za teploty se musí dosadit termodynamická teplota nebo teplota v jednotkách Celsia (přičemž Celsiova teplotní stupnice však nezačíná absolutní nulou, a proto výsledné rozdíly teplot t1 − t a t − t2 musí být v absolutní hodnotě - čili jde o výslednou kladnou velikost zvýšení/snížení teploty).
[editovat] Kompenzace měření kalorimetrem
K experimentálnímu měření veličin kalorimetrické rovnice se používá kalorimetr, zejména pak směšovací kalorimetr. Aby byla zachována přesnost měření, musí se do rovnice zahrnout i samotný kalorimetr. Pakliže je v kalorimetru chladnější kapalina a přidáme teplejší těleso, platí:
- c1m1(t1 − t) = c2m2(t − t2) + Ck(t − t2),
kde se započte i teplo Ck(t − t2) kalorimetru, Ck představuje tepelnou kapacitu kalorimetru a t − t2 přírůstek teploty. V opačné situaci kalorimetr teplo odevzdává, a proto platí:
- c1m1(t1 − t) = c2m2(t − t2) − Ck(t1 − t),
kde t1 − t představuje úbytek teploty.
