Калориметърът е устройство, което внимателно измерва температурата на изолирана система както преди, така и след реакцията. Промяната в температурата ни казва дали топлинната енергия е била абсорбирана или отделена и колко. Това ни дава важна информация за продуктите, реагентите и естеството на реакцията.
Ендотермични и екзотермични реакции
•••Jupiterimages / Pixland / Getty Images
Ендотермичният процес абсорбира топлината от околната среда, докато екзотермичният процес отделя топлина в околността. Добавянето на топлина помага на захарта и солта да се разтварят във вода. Тази реакция е ендотермична: реагенти + енергия → продукти. Химичните реакции в пламъка на свещ отделят топлина. Те са екзотермични: Реактиви → Продукт + Енергия.
Експерименти с калориметрия
Експериментите с калориметрия измерват количеството топлинна енергия, получена или загубена по време на реакция, чрез измерване на температурата преди и след. Въз основа на температурната промяна, масите на веществата и оборудването и друго свойство, наречено
топлинен капацитет (което може да е различно за всеки компонент), се изчислява промяната в топлинната енергия, настъпила по време на реакцията. Ако промяната е положителна, тогава се отделя топлинна енергия и процесът е екзотермичен. Ако промяната е отрицателна, тогава топлинната енергия се абсорбира и процесът е ендотермичен.Видове калориметри
Калориметърът е затворен, изолиран контейнер, в който химичната реакция протича в изолирана среда. Калориметърът включва и начин за измерване на температурата преди и след реакцията. Има два основни типа калориметри: калориметри с постоянно налягане и калориметри с постоянен обем. Чаша от стиропор с капак и термометър прави основен калориметър с постоянно налягане, полезен за домашни експерименти. Реакцията винаги е при атмосферно налягане. Калориметърът с бомба с постоянен обем е по-сложен. Реакцията протича в запечатан контейнер с дебели стени, който се потапя в изолирана водна баня.
Примери: Екзотермичен
•••Goodshoot / Goodshoot / Getty Images
Калориите в храните могат да се определят чрез изгаряне в бомбен калориметър. Пробата за храна, която трябва да се измери, се поставя във вътрешната камера, която е пълна с кислород и има нагревателен елемент, който ще запали пробата. Тъй като използваме храни, за да получаваме енергия, процесът на изгарянето им трябва да освобождава енергия - те са екзотермични. Следователно температурата след това ще бъде по-висока, отколкото преди. Друг пример за екзотермична реакция е това, което протича в моментална гореща опаковка.
Примери: ендотермичен
•••Thinkstock / Stockbyte / Getty Images
Много хора са провели експеримента, при който смесвате сода и оцет заедно и получавате вълнуваща реакция. Тази реакция е ендотермична. Не би било трудно да се тества това с обикновен домашен калориметър. Обратното на моменталните горещи опаковки са моменталните студени опаковки, които често се намират в аптечките и използват ендотермични реакции.
Физически срещу Химични процеси
•••Comstock / Stockbyte / Getty Images
Думата „реакция“ в тази статия наистина трябва да се мисли по-общо. Фазовите промени, като замръзване или кипене на вода, са физически процеси, а не химически реакции. Топлината, която трябва да се добави или премахне, за да се случат тези фазови промени, ни дава важна физическа константа, наречена топлина на трансформация. Може да се използва калориметър, за да се измери това.