Domanda:
Perché è obbligatorio raffreddare il contenitore di un campione per misurarne la massa in laboratorio?
M.A.R.
2015-01-19 23:35:37 UTC
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Stavamo facendo un esperimento sui cristalli idratati e più precisamente su come determinare $ n $ in $ \ ce {CuSO4 .nH2O} $ . Dopo aver riscaldato il crogiolo, dovevamo raffreddarlo utilizzando un essiccatore. Poi mi è venuta in mente questa domanda: perché dobbiamo raffreddarlo? Facendo ricerche in Rete sono stato in grado di fornire solo questi suggerimenti, ma nessuno mi sembra molto applicabile:

Utilizzando la formula di Einstein:

La sua famosa equazione: $$ E = mc ^ 2 $$ Ciò significa che la materia può essere convertita in energia. Quindi, più energia dovrebbe significare più massa perché $ C $ è costante. Tuttavia, sostengo che poiché $ C $ è un numero molto elevato, i cambiamenti di energia normali e osservabili nei laboratori normali non sono in grado di modificare il cambiamento netto della massa in modo drammatico (in una misura che l'equilibrio è in grado di rilevare)

Una sensazione viscerale, nessuna ricerca di backup:

Chiunque sia sano, e per quanto riguarda il valore che l'equilibrio ha in laboratorio, darebbe la minima possibilità che il contenitore caldo danneggi la superficie della bilancia e quindi la danneggi. Ma è probabile che anche io mi sbagli.

Allora, perché dobbiamo raffreddare il crogiolo per misurare la massa del campione in esso utilizzando una bilancia?

Sono confuso perché hai accettato questa risposta. La risposta sotto è buona e la tua risposta non è male. Non voglio dirti quale risposta è migliore e puoi accettare quella che vuoi.
La risposta di Fred è molto istruttiva, ma aggiunge punti a ciò che io e Ron abbiamo detto. E la risposta di Ron è stata semplice e breve, mentre io continuavo a raccontare storie della nonna! :)
Cinque risposte:
ron
2015-01-19 23:39:24 UTC
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Un contenitore che non è a temperatura ambiente genererà correnti d'aria intorno ad esso. Se si posiziona un tale contenitore non ambientale in una bilancia, le correnti d'aria si svilupperanno intorno al contenitore mentre si riscalda o si raffredda all'ambiente. Queste correnti d'aria causeranno una lettura errata della bilancia.

Fred Senese
2015-01-20 04:34:50 UTC
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Le altre due risposte qui vanno bene; è vero che quando l'oggetto caldo che stai cercando di pesare riscalda l'aria intorno ad esso, l'aria si solleverà, creando correnti d'aria che ti daranno una lettura instabile.

Vorrei aggiungere tre cose che non hanno menzionato:

  • Anche il piatto della bilancia si surriscalda, provocando il espandere. Ciò contribuirà anche a un errore nella lettura e, man mano che il metallo si raffredda, la lettura cambierà.

  • Un altro contributo all'errore è che la densità di un campione caldo è inferiore alla densità di un campione freddo, quindi la sua galleggiabilità è diversa. L'oggetto sembrerà guadagnare una piccola quantità di peso mentre si raffredda!

  • Non preoccuparti di $ E = mc ^ 2 $ in chimica a meno che tu non abbia gravi reazioni nucleari in corso.

E una quarta cosa: se metti un oggetto caldo in un essiccatore a tenuta d'aria, l'aria all'interno si contrarrà mentre l'oggetto si raffredda --- e potresti averne problemi a togliere di nuovo il coperchio!

M.A.R.
2015-01-19 23:38:17 UTC
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Il tuo istinto è corretto: crogioli molto caldi possono danneggiare l'equilibrio . Tuttavia, questo non è il motivo principale per cui i chimici raffreddano i loro campioni prima della misurazione.

Conosciamo tutti le correnti di convezione: quando l'aria viene riscaldata, le molecole si scontrano di più rispetto al suo stato precedente; con conseguente aumento del volume o della pressione a seconda della "flessibilità" dell'ambiente di effetto. Pertanto, la densità dell'aria calda diminuisce, aumenta e "sostituisce" l'aria fredda. Se il processo di riscaldamento dell'aria continua, l'aria calda salirà continuamente in quella che chiamiamo una "corrente di convezione".

Il sistema del crogiolo è termodinamicamente aperto, quindi a contatto con l'aria ne perde un po '. del suo calore al gas circostante, che normalmente è aria atmosferica. Se mettiamo il crogiolo caldo per misurarne la massa, si produrranno correnti di convezione attorno al crogiolo, dove è a contatto con l'aria circostante. Il movimento dell'aria calda verso l'alto forza il tuo crogiolo verso l'alto, ma in piccole quantità.

Tuttavia, la bilancia deve essere sufficientemente precisa per rilevare queste differenze. La maggior parte delle bilance nei laboratori può misurare fino a 0,01 o 0,001 grammi e percepirà la differenza. Dal momento che di solito hai bisogno (o sei fatto per scrivere) risultati di misurazione esatti fino a 1 miligrammo, queste differenze stanno irritando i parassiti nella misurazione.

Questa è una fonte molto utile da cui proviene la risposta. Contiene anche consigli utili su problemi pratici in laboratorio.

Raina
2016-11-17 08:37:40 UTC
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Sebbene queste siano tutte risposte molto buone, ne ho una molto più semplice. Questi pensano troppo alla domanda. Il crogiolo deve raffreddarsi nell'essiccatore per evitare di aggiungervi umidità. L'esperimento che stai facendo riguarda gli idrati, quindi far uscire quanta più umidità possibile è importante in quanto ridurrà il tuo errore percentuale.

In generale sono d'accordo, ma la domanda è perché deve essere raffreddato, non perché deve essere raffreddato in un essiccatore.
Alex Clark
2017-09-05 01:52:49 UTC
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Devi lasciare raffreddare il crogiolo prima di misurarlo perché il calore del crogiolo riscalda l'aria circostante, che sale, poi l'aria si raffredda e scende. Questa salita e discesa dell'aria circostante è chiamata corrente di convezione e ti darà una lettura instabile che sale e scende. Queste correnti renderanno difficile trovare il peso dell'anidrata (CuSO4), rendendo così difficile trovare n , le moli di acqua per mole di CuSO4.

Questo è stato già detto in altre risposte.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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