Un calorímetro es un dispositivo que mide cuidadosamente la temperatura de un sistema aislado tanto antes como después de que se produzca una reacción. El cambio de temperatura nos dice si se absorbió o se liberó energía térmica y en qué cantidad. Esto nos brinda información importante sobre los productos, los reactivos y la naturaleza de la reacción.
Reacciones endotérmicas y exotérmicas
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Un proceso endotérmico absorbe calor del entorno, mientras que un proceso exotérmico libera calor al entorno. Agregar calor ayuda a que el azúcar y la sal se disuelvan en agua. Esa reacción es endotérmica: Reactivos + Energía → Productos. Las reacciones químicas en la llama de una vela emiten calor. Estos son exotérmicos: Reactivos → Producto + Energía.
Experimentos de calorimetría
Los experimentos de calorimetría miden la cantidad de energía térmica ganada o perdida durante una reacción midiendo la temperatura antes y después. Según el cambio de temperatura, las masas de las sustancias y el equipo, y otra propiedad llamada
capacidad calorífica (que puede ser diferente para cada componente), se calcula el cambio en la energía térmica que ocurrió durante la reacción. Si el cambio es positivo, entonces se liberó energía térmica y el proceso es exotérmico. Si el cambio es negativo, entonces se absorbió energía térmica y el proceso es endotérmico.Tipos de calorímetros
Un calorímetro es un recipiente aislado y cerrado en el que se produce la reacción química en un entorno aislado. El calorímetro también incluye una forma de medir la temperatura antes y después de la reacción. Hay dos tipos principales de calorímetros: calorímetros de presión constante y calorímetros de volumen constante. Una taza de poliestireno con tapa y un termómetro hace que un calorímetro de presión constante básico sea útil para experimentos caseros. La reacción es siempre a presión atmosférica. Un calorímetro de bomba de volumen constante es más complicado. La reacción tiene lugar en un recipiente sellado de paredes gruesas que se sumerge en un baño de agua aislado.
Ejemplos: exotérmico
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Las calorías de los alimentos se pueden determinar quemándolas en un calorímetro de bomba. La muestra de alimento a medir se coloca en la cámara interior, que está llena de oxígeno y tiene un elemento calefactor que encenderá la muestra. Debido a que usamos los alimentos para obtener energía, el proceso de quemarlos debe liberar energía; son exotérmicos. En consecuencia, la temperatura será más alta después que antes. Otro ejemplo de reacción exotérmica es lo que ocurre en un paquete caliente instantáneo.
Ejemplos: endotérmico
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Muchas personas han realizado el experimento en el que se mezcla bicarbonato de sodio y vinagre y se obtiene una reacción emocionante. Esta reacción es endotérmica. No sería difícil probar esto en un simple calorímetro doméstico. Lo contrario de las compresas calientes instantáneas son las compresas frías instantáneas, que a menudo se encuentran en los botiquines de primeros auxilios y utilizan reacciones endotérmicas.
Físico vs. Procesos químicos
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La palabra "reacción" en este artículo debería pensarse de manera más general. Los cambios de fase, como la congelación o ebullición del agua, son procesos físicos, no reacciones químicas. El calor que se necesita agregar o eliminar para que ocurran estos cambios de fase nos da una constante física importante llamada calor de transformación. Se puede usar un calorímetro para medir esto.
