Les chimistes ont souvent besoin de savoir combien d'énergie thermique est libérée ou absorbée par une réaction particulière. Cette mesure aide à comprendre plus sur la raison pour laquelle la réaction se produit et faire des prédictions utiles. Calorimètres sont des instruments qui mesurent la quantité de chaleur dégagée ou absorbée par le contenu lors d'une réaction. Il est facile de faire un calorimètre simple, bien que les instruments utilisés dans les laboratoires sont généralement plus précis.
Fonction
Fondamentalement, un colorimètre mesure la variation de la température du calorimètre et son contenu. Si le calorimètre a été étalonné, le chimiste aura déjà un numéro appelé le calorimètre constant, ce qui lui dit combien la température des changements calorimètre par quantité de chaleur ajoutée. En utilisant cette information et la masse des réactifs, le chimiste peut déterminer la quantité de chaleur a été libéré ou absorbé. Il est important que le calorimètre minimiser le taux de perte de chaleur vers l'extérieur, puisque la perte rapide de la chaleur à l'air ambiant serait fausser les résultats.
Les types
Il est facile de faire un simple calorimètre vous; tout ce que vous avez besoin sont deux tasses de café en styromousse, un thermomètre ou d'un couvercle. Ce calorimètre tasse de café est étonnamment fiable et est une caractéristique commune des laboratoires de chimie de premier cycle ainsi. Des instruments plus sophistiqués se trouvent dans les laboratoires de chimie physique, où les chimistes font usage de soi-disant «calorimètres à la bombe." Dans ces dispositifs, les réactifs sont isolés dans une enceinte étanche appelée la bombe; une étincelle électrique les enflamme, et le changement de température peut être utilisée pour déterminer la chaleur perdue ou gagnée.
Étalonnage
Pour étalonner un calorimètre, vous utilisez un processus qui transfère une quantité connue de chaleur - mesurer la température de l'eau chaude et froide, par exemple, puis les mélanger dans votre tasse de café calorimètre. Ensuite, on mesure la température au fil du temps et d'utiliser la régression linéaire pour calculer la "température finale" du calorimètre et de son contenu. Soustraire la chaleur acquise par l'eau froide de la chaleur perdue par l'eau chaude donne la chaleur acquise par le calorimètre. Divisant par le changement de température du calorimètre donne sa constante de calorimètre, qui peut ensuite être utilisé dans des expériences ultérieures.
Limites
Non calorimètre est parfait; ils perdent de la chaleur à leur environnement. Bien que calorimètres à la bombe dans les laboratoires sont isolés pour minimiser ces pertes, la perte de chaleur ne peut pas, bien sûr, être éradiquée complètement. En outre, les réactifs dans le calorimètre peuvent ne pas être bien mélangé, ce qui conduit à un chauffage inégal et une autre source d'erreur possible dans vos mesures.
Outre les sources d'erreurs possibles, une autre limitation concerne les types de réactions que vous pouvez étudier. Vous voudrez peut-être, par exemple, de savoir la quantité de chaleur libérée par la décomposition de la TNT. Ce genre de réaction serait impossible d'étudier dans un calorimètre tasse de café; cependant, et pourrait même ne pas être pratique dans une bombe calorimétrique. En variante, une réaction peut avoir lieu très lentement - comme l'oxydation du fer pour former la rouille. Ce genre de réaction serait très difficile d'étudier avec un calorimètre.