Um calorímetro é um dispositivo que mede cuidadosamente a temperatura de um sistema isolado antes e depois de uma reação. A mudança na temperatura nos diz se a energia térmica foi absorvida ou liberada, e quanto. Isso nos dá informações importantes sobre os produtos, reagentes e a natureza da reação.
Reações endotérmicas e exotérmicas
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Um processo endotérmico absorve calor do ambiente, enquanto um processo exotérmico libera calor para o ambiente. Adicionar calor ajuda o açúcar e o sal a se dissolverem na água. Essa reação é endotérmica: Reagentes + Energia → Produtos. As reações químicas na chama de uma vela emitem calor. São exotérmicos: Reagentes → Produto + Energia.
Experimentos de Calorimetria
Os experimentos de calorimetria medem a quantidade de energia térmica ganha ou perdida durante uma reação medindo a temperatura antes e depois. Com base na mudança de temperatura, as massas das substâncias e equipamentos, e outra propriedade chamada de capacidade de calor
Tipos de Calorímetros
Um calorímetro é um recipiente fechado e isolado no qual a reação química ocorre em um ambiente isolado. O calorímetro também inclui uma forma de medir a temperatura antes e depois da reação. Existem dois tipos principais de calorímetros: calorímetros de pressão constante e calorímetros de volume constante. Um copo de isopor com tampa e termômetro é um calorímetro básico de pressão constante útil para experimentos caseiros. A reação é sempre à pressão atmosférica. Um calorímetro de bomba de volume constante é mais complicado. A reação ocorre em um recipiente selado de parede grossa que é imerso em um banho de água isolado.
Exemplos: Exotérmico
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As calorias dos alimentos podem ser determinadas queimando-as em um calorímetro de bomba. A amostra de alimento a ser medida é colocada na câmara interna, que é preenchida com oxigênio e possui um elemento de aquecimento que irá acender a amostra. Como usamos alimentos para obter energia, o processo de queimá-los deve liberar energia - eles são exotérmicos. Consequentemente, a temperatura será mais alta depois do que antes. Outro exemplo de reação exotérmica é o que ocorre em uma embalagem quente instantânea.
Exemplos: Endotérmico
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Muitas pessoas realizaram o experimento em que você mistura bicarbonato de sódio e vinagre e obtém uma reação emocionante. Esta reação é endotérmica. Não seria difícil testar isso em um calorímetro doméstico simples. O oposto das compressas quentes instantâneas são as compressas frias instantâneas, que costumam ser encontradas em kits de primeiros socorros e usam reações endotérmicas.
Físico vs. Processos Químicos
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A palavra “reação” neste artigo deve ser considerada de forma mais geral. Mudanças de fase, como água congelada ou fervente, são processos físicos, não reações químicas. O calor necessário para ser adicionado ou removido para fazer essas mudanças de fase acontecerem nos dá uma importante constante física chamada de calor de transformação. Pode-se usar um calorímetro para medir isso.