RyL61FbBBVpMt

Construction and operation of the calorimeter

Source: licencja: CC 0.

Budowa i działanie kalorymetru

You will learn
  • the construction and operation of a calorimeter,

  • how to describe in English the construction and the operating principle of the calorimeter.

1. What is the calorimeter and what is it used for?
R5mKkjkptZgHe1
nagranie abstraktu

The calorimetercalorimetercalorimeter is a device used to analyse the heat flow between the bodies in conditions which prevent heat exchange with the environment.

2. Present the construction of the calorimeter.
RKazx5N9l0C7b
Ilustracja interaktywna przedstawia schemat przekroju kalorymetru w wersji szkolnej. Najprostszy kalorymetr, tzw. „szkolny” jest urządzeniem, które mierzy zmiany temperatury w czasie procesu, ściśle określonej masy próbki układu w którym ona zachodzi. Aby wyeliminować przypadkową wymianę ciepła z otoczeniem układ musi być dobrze izolowany cieplnie. Tego rodzaju kalorymetr jest skuteczny gdy zmiany temperatury układu są duże i można go stosować wyłącznie do układów ciekłych. Narysowany jest prostokąt, symbolizujący naczynie zewnętrzne, oznaczony numerem 5, wewnątrz niego mniejszy prostokąt, symbolizujący naczynie wewnętrzne, oznaczony numerem 4. Naczynie wewnętrzne znajduje się na podstawkach (dwa kwadraty znajdujące się pod mniejszym prostokątem), jedna z nich oznaczona numerem 6. Naczynia przykryte są pokrywką izolującą (płaski prostokąt) oznaczoną numerem 3. Z niej wystaje mieszadło oznaczone numerem 2 oraz termometr (prostokąt z zaokrąglonymi rogami z zaznaczoną skalą wewnątrz) oznaczony numerem 1. Na ilustracji widoczne są numery, a na nich podpisy. 1. thermometer {audio}, 2. stirrer {audio}, 3. lid {audio}, 4. inner cup {audio}, 5. outer cup {audio}, 6. thermal insulation props {audio}.
Scheme of a school calorimeter
Source: GroMar, licencja: CC BY 3.0.

Description of the construction of the calorimetercalorimetercalorimeter.

R1Z4JXFaQLkXd1
nagranie abstraktu
  • In the outer cupouter cupouter cup there is a coaster which thermally isolates the inner cupinner cupinner cup from the environment.

  • The inner cup is placed on the insulating coaster.

  • Immobile air surrounds the inner cup which functions as a perfect insulator.

  • In order to increase the insulation of the substance which is in the inner cup, it is covered on top with a thermally insulating lid.

  • The thermometerthermometerthermometer and the stirrerstirrerstirrer pass through the lid to equalise the temperatures inside the entire internal cup.

3. Present the principle of operation of the calorimetercalorimetercalorimeter.
RjktVll9W8L341
nagranie abstraktu

We usually pour a certain amount of liquid into the inner cupinner cupinner cup. We measure its initial temperature. Then we put a specific body into the inner cup. We close the calorimeter tightly and use the stirrerstirrerstirrer. We note the highest temperature indicated by the thermometerthermometerthermometer. Using the heat balanceheat balanceheat balance, we determine the unknown value.

4. Provide examples of the application of the calorimeter.
RnsJbb8PxTJHn
nagranie abstraktu

It is generally accepted that calorimeters are laboratory devices designed mainly to determine the heat of combustion and to calculate the calorific value of different solid, liquid and mixed substances. This is a myth, because these are much more universal laboratory devices which allow not only to obtain information about the physicochemical properties of the tested substances, but also to creatively use this knowledge in industrial applications. The possibility of conducting various innovative research at universities and research institutes should be also mentioned. The calorimetric bomb used in the calorimetercalorimetercalorimeter allows to conduct different tests in conditions of higher pressure and in the atmosphere of various gases such as: oxygen, nitrogen, argon, hydrogen, etc. or in the air. Due to temperature analysis, it is also possible to determine the change in the properties of the tested substances not only as a result of combustion, but also physicochemical phenomena of various origin, including biological ones.

Summary
  • The calorimeter - a laboratory device for measuring the heat emitted or consumed during chemical and physical processes.

  • The simplest calorimeter, the so‑called „school calorimeter”, is a device which measures changes in temperature during the process in which the sample mass of the body is precisely defined. To eliminate accidental heat exchange with the environment, the system must be well insulated. This kind of calorimeter is effective when the temperature changes of system are large and it can only be used for liquid systems.

  • At schools, calorimeters, which are made of aluminum, are most often used. In contrast, laboratories use well insulated calorimeters of very high accuracy which often connected to the computer.

Exercises

R1GWb0BVfFPV3
Exercise 1
Wersja alternatywna ćwiczenia: Determine which sentences are true. Możliwe odpowiedzi: 1. The calorimeter enables the determination of the water flow rate in the pipe., 2. Vacuum is the best thermal insulator., 3. A home thermos is also a calorimeter., 4. Using the calorimeter, you can determine the specific heat of paraffin.
Exercise 2

2 kg of ice was dropped to 8 kg of water. The temperature of the ice is -5°C and the temperature of water is 80°C. What will the final temperature of the water be? The specific heat of water is 4200 Jkg°C, ice 2100 Jkg°C and the heat of ice melting 334000 Jkg°C.

Exercise 3

Using the calorimeter, design an experiment in which you will decide which of the two metals has a higher specific heat: aluminum or iron.

Write short instructions in English.

RnuIrZ20hA6S1
Exercise 4
Wersja alternatywna ćwiczenia: Indicate which pairs of expressions or words are translated correctly. Możliwe odpowiedzi: 1. kalorymetr - calorimeter, 2. naczynie zewnętrzne - inner cup, 3. naczynie wewnętrzne - outer cup, 4. bilans cieplny - heat balance, 5. termometr - thermometer, 6. mieszadło - stirrer
zadanie
Source: GroMar, licencja: CC BY 3.0.
R1LlqEcWml7fS1
Interaktywna gra, polegająca na łączeniu wyrazów w pary w ciągu jednej minuty. Czas zaczyna upływać wraz z rozpoczęciem gry. Jeden ruch to odkrywanie najpierw jednej potem drugiej karty z wyrazem. Każdy wyraz jest odczytywany. Kolejny ruch to odkrywanie trzeciej i czwartej karty. W ten sposób odsłuchasz wszystkie wyrazy. Nawigacja z poziomu klawiatury za pomocą strzałek, odsłuchiwanie wyrazów enterem lub spacją. Znajdź wszystkie pary wyrazów.
Source: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.

Glossary

calorimeter
calorimeter

kalorymetr

R1WmXNxLTV7xe1
wymowa w języku angielskim: calorimeter
heat balance
heat balance

bilans cieplny

R1P8sputSpy9c1
wymowa w języku angielskim: heat balance
inner cup
inner cup

naczynie wewnętrzne

RhSePkua3FYr11
wymowa w języku angielskim: inner cup
outer cup
outer cup

naczynie zewnętrzne

R1Z5ydzBFhmu01
wymowa w języku angielskim: outer cup
stirrer
stirrer

mieszadło

RqGmWsQEJQZdr1
wymowa w języku angielskim: stirrer
thermal isolation
thermal isolation

izolacja termiczna

R1SpMBFaduM4U1
wymowa w języku angielskim: thermal isolation
thermometer
thermometer

termometr

R16cZtPH9zz7I1
wymowa w języku angielskim: thermometer

Keywords

calorimetercalorimetercalorimeter

inner cupinner cupinner cup

stirrerstirrerstirrer

thermal isolationthermal isolationthermal isolation

thermometerthermometerthermometer