Thermochemistry — Measuring Heat in Chemical Reactions

10 การทดลอง

Thermochemistry experiments quantify the heat absorbed or released during chemical and physical processes. Using calorimeters ranging from simple coffee-cup designs to sophisticated bomb calorimeters, students measure enthalpy changes and verify Hess's law — that enthalpy change depends only on initial and final states, not the reaction pathway.

Learning Objectives

Determine enthalpy of neutralization, dissolution, and combustion experimentally. Verify Hess's law using multi-step reactions. Calculate specific heat capacities. Understand the difference between system and surroundings, exothermic and endothermic processes, and calorimeter calibration.

Key Techniques

Coffee-cup calorimetry: mix reactants in an insulated container, measure temperature change, and calculate q = mcDeltaT. Bomb calorimetry: combust samples in a sealed oxygen-filled vessel and measure the water temperature rise. Calibrate calorimeters with a known reaction (e.g., benzoic acid combustion). Plot temperature vs. time to extrapolate the maximum temperature change.

Equipment Overview

Required: nested polystyrene cups (coffee-cup calorimeter), thermometer or temperature probe, magnetic stirrer, graduated cylinder, analytical balance. Advanced: bomb calorimeter, oxygen cylinder, ignition wire, Parr press for pellet formation.

การจำลองแคลอรีมิเตอร์แบบระเบิด

การวัดปริมาณพลังงานในอาหารโดยใช้แคลอรีมิเตอร์

วัดปริมาณพลังงาน (แคลอรี) ของอาหารชนิดต่าง ๆ โดยการเผาและวัดความร้อนที่ถ่ายโอนไปยังน้ำ

Intermediate (High School) · 45 min · 8 ขั้นตอน

การตกผลึกแบบคายความร้อนของโซเดียมอะซิเตต

การวัดความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการตกผลึกทันที

หาปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการตกผลึกของโซเดียมอะซิเตตอิ่มตัวยิ่งยวดโดยใช้แคลอรีมิเตอร์

Intermediate (High School) · 30 min · 6 ขั้นตอน

การตรวจสอบกฎของเฮสส์

การยืนยันว่าเอนทาลปีเป็นฟังก์ชันสภาวะโดยใช้สามปฏิกิริยา

ตรวจสอบกฎของเฮสส์โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของสามปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกันและแสดงว่า ΔH1 + ΔH2 = ΔH3

Advanced (University) · 60 min · 7 ขั้นตอน

การละลายไม่ใช่คายความร้อนเสมอไป

การเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของการละลายเกลือต่าง ๆ

เปรียบเทียบเอนทาลปีการละลายของเกลือต่าง ๆ (NaOH, CaCl₂, NH₄NO₃, KNO₃) เพื่อแสดงให้เห็นว่าการละลายอาจเป็นแบบคายความร้อนหรือดูดความร้อน

Beginner (Middle School) · 25 min · 7 ขั้นตอน

การวัดความร้อนด้วยแก้วกาแฟ

การวัดเอนทาลปีของการทำให้เป็นกลางโดยใช้แคลอรีมิเตอร์อย่างง่าย

หาเอนทาลปีของการทำให้เป็นกลางของ HCl และ NaOH โดยใช้แคลอรีมิเตอร์แก้วโพลีสไตรีน

Intermediate (High School) · 40 min · 6 ขั้นตอน

การสาธิตปฏิกิริยาดูดความร้อน

ปฏิกิริยาเย็นของแบเรียมไฮดรอกไซด์และแอมโมเนียมไทโอไซยาเนต

แสดงให้เห็นปฏิกิริยาดูดความร้อนอย่างมากที่ส่วนผสมเย็นพอที่จะทำให้น้ำแข็งตัวที่ด้านนอกของขวด

Intermediate (High School) · 20 min · 7 ขั้นตอน

ความจุความร้อนจำเพาะของโลหะ

การเปรียบเทียบความจุความร้อนของอะลูมิเนียม ทองแดง และเหล็ก

หาความจุความร้อนจำเพาะของโลหะหลายชนิดโดยใช้วิธีการผสมและเปรียบเทียบกับค่าที่ยอมรับ

Intermediate (High School) · 40 min · 7 ขั้นตอน

ความร้อนของการเผาไหม้แมกนีเซียม

การหา ΔH โดยใช้กฎของเฮสส์และแมกนีเซียมออกไซด์

หาเอนทาลปีการเผาไหม้ของแมกนีเซียมทางอ้อมโดยใช้กฎของเฮสส์ เนื่องจากการวัดโดยตรงไม่สามารถทำได้จริง

Advanced (University) · 50 min · 6 ขั้นตอน

เคมีของถุงประคบเย็น

การศึกษาการละลายแบบดูดความร้อนของแอมโมเนียมไนเทรต

วัดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเมื่อแอมโมเนียมไนเทรตละลายในน้ำ เพื่อแสดงให้เห็นกระบวนการละลายแบบดูดความร้อนที่ใช้ในถุงประคบเย็นทันที

Beginner (Middle School) · 20 min · 6 ขั้นตอน

เอนทาลปีการหลอมเหลวของน้ำแข็ง

การวัดพลังงานที่ต้องการในการละลายน้ำแข็ง

หาเอนทาลปีการหลอมเหลวของน้ำแข็งโดยการเติมน้ำแข็งมวลที่ทราบลงในน้ำอุ่นและวัดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

Beginner (Middle School) · 25 min · 6 ขั้นตอน