Com um calorímetro, você pode medir entalpias de reação ou capacidades de calor usando a temperatura final (Tf) do conteúdo. Mas e se você souber a entalpia de sua reação e as capacidades de calor dos materiais que está usando e quiser prever qual será Tf? Você também pode fazer isso - e, na verdade, esse tipo de problema é uma pergunta comum em questionários nas aulas de química.
Releia a pergunta do dever de casa / questionário e determine quais informações você pode extrair da pergunta. Você provavelmente receberá uma entalpia de reação, a constante do calorímetro e a capacidade de calor da mistura formada pela reação no calorímetro, juntamente com as temperaturas iniciais.
Lembre-se que em um calorímetro perfeito, o calor liberado pela reação é igual à soma do calor ganho pelo calorímetro e o calor gerado por seu conteúdo. Além disso, tanto o calorímetro quanto seu conteúdo atingirão a mesma temperatura final - Tf. Consequentemente, você pode usar essas informações para escrever a seguinte equação: Entalpia de reação = (capacidade de calor do conteúdo) x (massa do conteúdo) x (Ti - Tf) + (constante do calorímetro) x (Ti - Tf) onde Ti é a temperatura inicial e Tf é a final temperatura. Observe que você está subtraindo Tfinal de Tinicial e não o contrário. Isso ocorre porque, em química, as entalpias de reação são negativas se a reação emite calor. Se quiser, você pode subtrair Ti de Tf, contanto que se lembre de virar o sinal em sua resposta quando terminar.
Divida ambos os lados por ((capacidade de calor do conteúdo) x (massa do conteúdo) + (constante do calorímetro)) para produzir o seguinte: Entalpia de reação / ((capacidade térmica do conteúdo) x (massa do conteúdo) + (constante do calorímetro)) = Ti - Tf
Insira os números fornecidos como parte da pergunta e use-os para calcular Tf. Por exemplo, se a entalpia de reação é -200 kJ, a capacidade de calor da mistura formada pelo a reação é 0,00418 kJ / grama Kelvin, a massa total dos produtos da reação é 200 gramas, a constante do calorímetro é 2 kJ / K e a temperatura inicial é 25 C, o que é Tf?
Resposta: Primeiro, escreva sua equação: Tf = Ti - (Entalpia de reação / ((capacidade térmica do conteúdo) x (massa do conteúdo) + (constante do calorímetro)))
Agora, insira todos os seus números e resolva: Tf = 25 graus - (-200 kJ / (0,00418 kJ / g K vezes 200 g + 2 kJ / K)) Tf = 25 graus - (-200 kJ / 2,836 kJ / K ) Tf = 25 + 70,5 Tf = 95,5 graus C
Referências
- "Princípios Químicos: The Quest for Insight"; Peter Atkins, et al.; 2008
- Departamento de Química da Universidade da Flórida: Calorimetria
Sobre o autor
Residente em San Diego, John Brennan escreve sobre ciência e meio ambiente desde 2006. Seus artigos foram publicados em "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" e "East Bay Mensal. "Brennan é bacharel em biologia pela University of California, San Diego.