Calorimetro

Un calorimetro misura il cambiamento di temperatura di una sostanza

Cos'è il calorimetro?

Lui calorimetro È un dispositivo che misura il cambiamento di temperatura di una quantità di sostanza (di solito acqua). In altre parole, un calorimetro misura la quantità di calore che un corpo riceve o fornisce.

In laboratorio il calorimetro più semplice che può essere trovato è quello del vetro del caffè. Viene utilizzato per misurare il calore assorbito o rilasciato in una reazione di pressione costante, in soluzione acquosa. 

In una reazione esotermica, la quantità di calore che emerge può essere calcolata dall'aumento della temperatura del calorimetro e dalla soluzione acquosa:

Quantità di calore che emerge nella reazione = quantità di calore che assorbe il calorimetro + quantità di calore che assorbe la soluzione

La quantità di calore che assorbe il calorimetro è chiamata capacità calorica del calorimetro. Ciò è determinato fornendo una quantità nota di calore al calorimetro con una certa massa d'acqua. Quindi, viene misurato l'aumento della temperatura del calorimetro e la soluzione che contiene.

Con questi dati e l'uso del calore specifico dell'acqua (4,18 j/g. ° C) può essere calcolata la capacità calorica del calorimetro. Questa capacità è anche nominata costante del calorimetro.

Parti del calorimetro

Il calorimetro più usato nei laboratori di insegnamento chimica è il calorimetro chiamato nave da caffè. È costituito da un becher, o invece, da un contenitore di sughero bianco che ha alcune proprietà isolanti. All'interno di questo contenitore la soluzione acquosa viene posizionata con il corpo che producerà o assorberà il calore.

Nella parte superiore del contenitore viene posizionato un coperchio di materiale isolante con due fori. In uno, viene introdotto un termometro per misurare le variazioni di temperatura e nell'altro un agitatore, preferibilmente il vetro, che svolge la funzione di spostare il contenuto della soluzione acquosa.

Tipi di calorimetro e le sue caratteristiche

Il bicchiere di caffè

È uno che viene utilizzato nella determinazione del calore rilasciato da una reazione esotermica e il calore assorbito da una reazione endotermica.

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Inoltre, può essere utilizzato per determinare il calore specifico di un corpo; Cioè, la quantità di calore che un grammo della sostanza deve assorbire per aumentare la sua temperatura a un grado Celsius.  

La pompa calorimetrica

È un dispositivo in cui viene misurata la quantità di calore che emerge o assorbita in una reazione che si verifica al volume costante.

La reazione avviene in un contenitore in acciaio resistente (la pompa), che è immerso in un grande volume d'acqua. Questo rende piccole i cambiamenti di temperatura dell'acqua. Pertanto, si presume che le variazioni associate alla reazione siano misurate a volume e temperatura costanti.

Ciò indica che il lavoro non viene eseguito quando una reazione viene eseguita in una pompa calorimetrica.

La reazione inizia con la fornitura di elettricità attraverso i cavi collegati alla pompa.

Il calorimetro adiabatico

È caratterizzato da una struttura isolante chiamata scudo. Lo scudo si trova intorno alla cella in cui si verificano cambiamenti di calore e temperatura. È anche collegato a un sistema elettronico che mantiene la sua temperatura molto vicina a quella della cella, per evitare il trasferimento di calore.

In un calorimetro adiabatico la differenza di temperatura tra il calorimetro e l'ambiente circostante è ridotta al minimo; così come il coefficiente di trasferimento di calore e il tempo per lo scambio di calore.

Le sue parti sono le seguenti:

- La cella (o contenitore), integrata in un sistema di isolamento attraverso il quale si tratta di evitare la perdita di calore.

- Il termometro, per misurare le variazioni di temperatura.

- Un riscaldatore, collegato a una fonte controllabile di tensione elettrica.

- E lo scudo, già menzionato.

In questo tipo di calorimetro, possono essere determinate proprietà come entropia, temperatura di debye e densità di stato elettronico.

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Il calorimetro isoperibolico

È un dispositivo in cui la cella di reazione e la pompa sono immersi in una struttura chiamata giacca. In questo caso, la giacca è costituita da acqua, mantenuta a una temperatura costante.

La temperatura della cellula e la pompa aumentano quando il calore viene rilasciato durante il processo di combustione; Ma la temperatura della giacca d'acqua viene mantenuta a temperatura fissa.

Un microprocessore controlla la temperatura della cella e della giacca, apportando le correzioni necessarie della perdita di fuga che derivano dalle differenze tra le due temperature.

Queste correzioni vengono applicate continuamente e con una correzione finale, in base alle misurazioni prima e dopo il test.

Calorimetro di flusso

Sviluppato da Calient, ha un dispositivo per spostare un gas in un contenitore a una velocità costante. Quando si aggiunge calore, viene misurato l'aumento della temperatura nel fluido.

Il calorimetro di flusso è caratterizzato da:

- Una misurazione esatta della velocità del flusso costante.

- Misurazione esatta della quantità di calore introdotta al fluido attraverso un riscaldatore.

- Una misurazione esatta dell'aumento di temperatura del gas causato dall'ingresso di energia

- Un design per misurare la capacità di un gas sotto pressione.

Calorimetria calorimetro mediante scansione differenziale

È caratterizzato dall'avere due contenitori: in uno viene posizionato il campione da studiare, mentre l'altro rimane vuoto o viene utilizzato un materiale di riferimento.

I due contenitori sono riscaldati a una velocità costante di energia, per mezzo di due riscaldatori indipendenti. Quando inizia il caldo dei due contenitori, il computer graficerà la differenza di flusso di calore dal riscaldatore contro la temperatura, essendo così in grado di determinare il flusso di calore.

Inoltre, la variazione della temperatura può essere determinata a seconda del tempo; E infine, capacità calorica.

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Applicazioni di un calorimetro

In fisica

- I calorimetri di base, un bicchiere di caffè, consentono di misurare la quantità di calore che un corpo emette o assorbe. In essi puoi determinare se una reazione è esotermica o endotermica. Inoltre, è possibile determinare il calore specifico di un corpo.

- Con il calorimetro adiabatico è stato possibile determinare l'entropia di un processo chimico e la densità dello stato elettronico.

Nei sistemi biologici

- I microcalorimetri sono usati per studiare sistemi biologici che includono interazioni tra molecole, nonché cambiamenti conformazionali molecolari che si verificano; Ad esempio, nella visualizzazione di una molecola. La linea include sia lo spazzamento differenziale che il grado isotermico.

- Il microcalorimetro viene utilizzato nello sviluppo di farmaci per molecole di piccole, bioterapiche e vaccino.

Calorimetro della pompa di ossigeno e potenza calorica

Nel calorimetro della pompa di ossigeno si verifica la combustione di numerose sostanze, essendo in grado di determinare la sua potenza calorica. Tra le sostanze studiate usando questo calorimetro ci sono: carbone e coca cola; oli commestibili, sia pesanti che leggeri; benzina e tutti i carburanti.

Anche i tipi di carburanti per i reattori dell'aeromobile; Scasso di carburante e eliminazione dei rifiuti; prodotti alimentari e integratori per l'alimentazione umana; colture e integratori per alimenti per animali; Materiali di costruzione; carburanti per razzi e propellenti.

Allo stesso modo, la potenza calorica è stata determinata dalla calorimetria negli studi termodinamici di materiali combustibili; nello studio del bilancio energetico in ecologia; in esplosivi e polveri termiche e nell'insegnamento dei metodi termodinamici di base.

Riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. Chimica. (8 ° ed.). Apprendimento del Cengage.
2. González J., Cortés l. & Sánchez a. (S.F.). Calorimetria adiabatica e sue applicazioni. Recuperato da: Cenam.MX
3. Wikipedia (2018). Calorimetro. Recuperato da: in.Wikipedia.org
4. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (2018). Definizione di Calimer in chimica. Recuperato da: Thoughtco.com
5. Gillespie, Claire. (2018). Come funziona per calorimetro? Scientifico. Recuperato da: scientifici.com