Con un calorimetro è possibile misurare le entalpie di reazione o le capacità termiche utilizzando la temperatura finale (Tf) del contenuto. Ma cosa succede se si conosce l'entalpia di reazione della propria reazione e le capacità termiche dei materiali che si utilizzano e si desidera prevedere quale sarà invece Tf? Puoi farlo anche tu - e in effetti, questo tipo di problema è una domanda comune nei quiz nelle lezioni di chimica.
Rileggi la domanda del compito/quiz e determina quali informazioni puoi estrarre dalla domanda. Verrà probabilmente fornita un'entalpia di reazione, la costante calorimetrica e la capacità termica della miscela formata dalla reazione nel calorimetro, insieme alle temperature di partenza.
Ricorda che in un calorimetro perfetto, il calore sprigionato dalla reazione è uguale alla somma del calore guadagnato dal calorimetro e del calore guadagnato dal suo contenuto. Inoltre, sia il calorimetro che il suo contenuto raggiungeranno la stessa temperatura finale - Tf. Di conseguenza, puoi usare queste informazioni per scrivere la seguente equazione: Entalpia di reazione = (capacità termica del contenuto) x (massa del contenuto) x (Ti - Tf) + (costante calorimetrica) x (Ti - Tf) dove Ti è la temperatura iniziale e Tf è quella finale temperatura. Nota che stai sottraendo Tfinal da Tinitial e non viceversa. Questo perché in chimica, le entalpie di reazione sono negative se la reazione emette calore. Se vuoi, puoi invece sottrarre Ti da Tf, purché ti ricordi di capovolgere il segno sulla tua risposta quando hai finito.
Dividi entrambi i lati per ( (capacità termica del contenuto) x (massa del contenuto) + (costante calorimetrica) ) per ottenere il seguente: Entalpia di reazione / ( (capacità termica del contenuto) x (massa del contenuto) + (costante calorimetrica) ) = Ti - Tf
Inserisci i numeri forniti come parte della domanda e usali per calcolare Tf. Ad esempio, se l'entalpia di reazione è -200 kJ, la capacità termica della miscela formata dal reazione è 0,00418 kJ/grammo Kelvin, la massa totale dei prodotti della reazione è 200 grammi, la costante calorimetrica è 2 kJ/K e la temperatura iniziale è 25 C, qual è Tf?
Risposta: Per prima cosa, scrivi la tua equazione: Tf = Ti - ( Entalpia di reazione / ( (capacità termica del contenuto) x (massa del contenuto) + (Costante calorimetrica) ) ) )
Ora inserisci tutti i tuoi numeri e risolvi: Tf = 25 gradi - (-200 kJ / (0,00418 kJ/g K per 200 g + 2 kJ/K) ) Tf = 25 gradi - (-200 kJ / 2.836 kJ/K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 gradi C
Riferimenti
- "Principi chimici: la ricerca dell'intuizione"; Peter Atkins, et al.; 2008
- Dipartimento di Chimica dell'Università della Florida: Calorimetria
Circa l'autore
Con sede a San Diego, John Brennan scrive di scienza e ambiente dal 2006. I suoi articoli sono apparsi su "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" e "East Bay". Mensile." Brennan ha conseguito una laurea in biologia presso l'Università della California, San Diego.