Un calorimètre peut sembler être un équipement scientifique sophistiqué, mais c'est en fait un appareil de mesure de la chaleur très simple que vous pouvez fabriquer à la maison en utilisant deux tasses à café. Souvent utilisé dans les expériences de projets scientifiques, il mesure la quantité de chaleur impliquée dans un processus chimique ou physique, tel que le transfert de chaleur ou la chaleur spécifique d'une substance.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
La température du liquide change lorsqu'il gagne ou perd de l'énergie. Un calorimètre mesure la masse de liquide et la variation de température du liquide pour déterminer la quantité d'énergie gagnée ou perdue par le liquide.
Composants d'un calorimètre
Un calorimètre a deux récipients: un récipient extérieur et un récipient intérieur. L'air entre les deux récipients agit comme un isolant thermique, ce qui signifie qu'il n'y a pas (ou peu) d'échange de chaleur entre ce qui se trouve à l'intérieur du récipient intérieur et l'environnement extérieur. Les calorimètres utilisés dans les laboratoires scientifiques ont un anneau de fibre en matériau isolant pour maintenir le récipient intérieur au centre du récipient extérieur. Ils comprennent un thermomètre pour mesurer la température du liquide dans le récipient intérieur et un agitateur pour remuer le liquide et répartir la chaleur dans tout le récipient. Il est facile de fabriquer un calorimètre à la maison avec des tasses en polystyrène, un couvercle, un thermomètre et un agitateur. Cependant, un calorimètre "tasse à café" permet plus d'échange de chaleur avec son environnement et produit des résultats moins précis.
Mesurer le transfert de chaleur
Si une réaction exothermique (une réaction chimique qui libère de l'énergie par la lumière ou la chaleur) se produit dans une solution dans un calorimètre, la solution utilise de la chaleur, ce qui élève sa température. Si une réaction endothermique (une réaction qui absorbe l'énergie de son environnement) se produit, la solution perd de la chaleur, ce qui abaisse sa température. La différence de température, ainsi que la chaleur spécifique et la masse de la solution, vous permettent de déterminer la quantité de chaleur utilisée par la réaction. Par exemple, si vous placez un morceau de cuivre chaud dans une quantité d'eau froide à l'intérieur d'un calorimètre, la chaleur s'écoulera du cuivre vers l'eau. La température du cuivre va diminuer, et la température de l'eau va augmenter jusqu'à ce qu'ils aient la même température (équilibre thermique). Vous ne gagnez ou ne perdez pas de chaleur pendant le processus car le calorimètre permet à tous les transferts de chaleur de se produire entre les deux substances.
Mesure de la chaleur spécifique
La chaleur spécifique est la quantité d'énergie nécessaire pour produire un changement de température de 1 degré Celsius par gramme de substance, et elle varie d'une substance à l'autre. Par exemple, la chaleur spécifique de l'eau est de 1,00 calorie/gramme degrés Celsius. Pour déterminer la chaleur spécifique d'un métal inconnu, placez un morceau chauffé du métal dans l'eau dans le récipient intérieur du calorimètre. Une fois que vous avez mesuré la température finale du métal et de l'eau, telle que la température la plus élevée atteinte par l'eau, vous pouvez calculer la chaleur spécifique du métal. Tout d'abord, multipliez la masse d'eau par la chaleur spécifique de l'eau par le changement de température de l'eau, puis multipliez la masse de métal par le changement de température du métal. Divisez votre première réponse par votre deuxième réponse pour établir la chaleur spécifique du métal.
