熱量計は、反応が起こる前と後の両方で、隔離されたシステムの温度を注意深く測定する装置です。 温度の変化は、熱エネルギーが吸収されたか放出されたか、そしてどれだけの量かを教えてくれます。 これにより、生成物、反応物、および反応の性質に関する重要な情報が得られます。
吸熱および発熱反応
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吸熱プロセスは周囲から熱を吸収し、発熱プロセスは周囲に熱を放出します。 熱を加えると、砂糖と塩が水に溶けるのを助けます。 その反応は吸熱反応です：反応物+エネルギー→生成物。 ろうそくの炎の化学反応は熱を発します。 これらは発熱性です：反応物→製品+エネルギー。
熱量測定実験
熱量測定実験では、反応の前後の温度を測定することにより、反応中に得られた、または失われた熱エネルギーの量を測定します。 温度変化、物質と機器の質量、およびと呼ばれる別のプロパティに基づいて 熱容量 （コンポーネントごとに異なる場合があります）、反応中に発生した熱エネルギーの変化を計算します。 変化が正の場合、熱エネルギーが放出され、プロセスは発熱します。 変化が負の場合、熱エネルギーが吸収され、プロセスは吸熱反応です。
熱量計の種類
熱量計は、隔離された環境で化学反応が進行する密閉された断熱容器です。 熱量計には、反応の前後の温度を測定する方法も含まれています。 熱量計には、主に定圧熱量計と定容熱量計の2種類があります。 ふたと温度計を備えた発泡スチロールのカップは、家庭での実験に役立つ基本的な定圧熱量計になります。 反応は常に大気圧で行われます。 定容爆弾熱量計はもっと複雑です。 反応は、断熱された水浴に浸された厚壁の密閉容器内で行われます。
例：発熱
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食品のカロリーは、爆弾熱量計で燃焼させることで測定できます。 測定対象の食品サンプルは、酸素で満たされた内部チャンバーに配置され、サンプルに点火する発熱体があります。 私たちはエネルギーを得るために食品を使用するため、それらを燃焼させるプロセスはエネルギーを放出する必要があります-それらは発熱性です。 その結果、温度は前よりも後で高くなります。 発熱反応の別の例は、インスタントホットパックで発生するものです。
例：吸熱
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多くの人が重曹と酢を混ぜて刺激的な反応をする実験をしました。 この反応は吸熱反応です。 簡単な家庭用熱量計でこれをテストするのは難しいことではありません。 インスタントホットパックの反対はインスタントコールドパックです。これは救急箱によく見られ、吸熱反応を使用します。
物理的対。 化学プロセス
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この記事の「反応」という言葉は、実際にはもっと一般的に考える必要があります。 水の凍結や沸騰などの相変化は物理的なプロセスであり、化学反応ではありません。 これらの相変化を起こすために追加または除去する必要のある熱は、変態熱と呼ばれる重要な物理定数を与えてくれます。 熱量計を使用してこれを測定できます。