Et kalorimeter er en enhed, der omhyggeligt måler temperaturen i et isoleret system både før og efter en reaktion finder sted. Ændringen i temperatur fortæller os, om termisk energi blev absorberet eller frigivet, og hvor meget. Dette giver os vigtig information om produkterne, reaktanterne og reaktionens art.
Endotermiske og eksoterme reaktioner
•••Jupiterimages / Pixland / Getty Images
En endoterm proces absorberer varme fra omgivelserne, mens en eksoterm proces frigiver varme til omgivelserne. Tilsætning af varme hjælper med at sukker og salt opløses i vand. Denne reaktion er endoterm: Reaktanter + Energi → Produkter. De kemiske reaktioner i en lysflamme afgiver varme. Disse er eksoterme: Reaktanter → Produkt + Energi.
Kalorimetrieksperimenter
Kalorimetrieksperimenter måler mængden af termisk energi, der er opnået eller tabt under en reaktion, ved at måle temperaturen før og efter. Baseret på temperaturændringen, masserne af stofferne og udstyret og en anden egenskab kaldet Varmekapacitet
(som kan være forskellig for hver komponent), beregner man ændringen i termisk energi, der opstod under reaktionen. Hvis ændringen er positiv, frigives termisk energi, og processen er eksoterm. Hvis ændringen er negativ, blev termisk energi absorberet, og processen er endoterm.Typer af kalorimetre
Et kalorimeter er en lukket, isoleret beholder, hvor den kemiske reaktion forløber i et isoleret miljø. Kalorimeteret inkluderer også en måde at måle temperaturen på før og efter reaktionen. Der er to hovedtyper af kalorimetre: kalorimetre med konstant tryk og kalorimetre med konstant volumen. En isoporisk skål med låg og et termometer gør et grundlæggende konstant tryk kalorimeter nyttigt til hjemmeforsøg. Reaktionen er altid ved atmosfærisk tryk. En konstant volumen bombe kalorimeter er mere kompliceret. Reaktionen finder sted i en tykvægget, forseglet beholder, der nedsænkes i et isoleret vandbad.
Eksempler: Eksoterm
•••Goodshoot / Goodshoot / Getty Images
Kalorierne i fødevarer kan bestemmes ved at brænde dem i en bombe kalorimeter. Den madprøve, der skal måles, placeres i det indre kammer, der er fyldt med ilt og har et varmeelement, der antænder prøven. Fordi vi bruger fødevarer til at få energi, skal processen med at brænde dem frigive energi - de er eksoterme. Derfor vil temperaturen være højere bagefter end på forhånd. Et andet eksempel på en eksoterm reaktion er, hvad der finder sted i en øjeblikkelig hot pack.
Eksempler: Endoterm
•••Thinkstock / Stockbyte / Getty Images
Mange mennesker har udført eksperimentet, hvor du blander bagepulver og eddike sammen og får en spændende reaktion. Denne reaktion er endoterm. Det ville ikke være svært at teste dette i et simpelt hjemmekalorimeter. Det modsatte af instant hot packs er instant cold packs, som ofte findes i førstehjælpssæt og bruger endotermiske reaktioner.
Fysisk vs. Kemiske processer
•••Comstock / Stockbyte / Getty Images
Ordet "reaktion" i denne artikel bør virkelig tænkes mere generelt. Faseændringer, såsom vandfrysning eller kogning, er fysiske processer og ikke kemiske reaktioner. Varmen, der skal tilføjes eller fjernes for at få disse faseændringer til at ske, giver os en vigtig fysisk konstant kaldet transformationsvarmen. Man kan bruge et kalorimeter til at måle dette.