Como funciona um calorímetro?

Um calorímetro pode soar como uma peça sofisticada de equipamento científico, mas na verdade é um dispositivo de medição de calor muito simples que você pode fazer em casa usando duas xícaras de café. Freqüentemente usado em experimentos de projetos científicos, ele mede a quantidade de calor envolvida em um processo químico ou físico, como transferência de calor ou calor específico de uma substância.

TL; DR (muito longo; Não li)

A temperatura do líquido muda quando ganha ou perde energia. Um calorímetro mede a massa do líquido e a mudança de temperatura do líquido para determinar a quantidade de energia ganha ou perdida pelo líquido.

Um calorímetro tem dois vasos: um vaso externo e um interno. O ar entre os dois vasos atua como um isolante térmico, o que significa que não há (ou é mínima) troca de calor entre o que está dentro do vaso interno e o ambiente externo. Calorímetros usados ​​em laboratórios de ciências têm um anel de fibra feito de material isolante para segurar o vaso interno no centro do vaso externo. Eles incluem um termômetro para medir a temperatura do líquido no recipiente interno e um agitador para agitar o líquido e distribuir o calor por todo o recipiente. É fácil fazer um calorímetro em casa com copos de poliestireno, uma capa, um termômetro e um agitador. No entanto, um calorímetro "xícara de café" permite mais troca de calor com o ambiente e produz resultados menos precisos.

Se uma reação exotérmica (uma reação química que libera energia por luz ou calor) acontece em uma solução em um calorímetro, a solução usa calor, o que aumenta sua temperatura. Se ocorrer uma reação endotérmica (reação que absorve energia do ambiente), a solução perde calor, o que diminui sua temperatura. A diferença de temperatura, junto com o calor específico e a massa da solução, permite calcular quanto calor a reação usa. Por exemplo, se você colocar um pedaço de cobre quente em uma quantidade fria de água dentro de um calorímetro, o calor fluirá do cobre para a água. A temperatura do cobre diminuirá, e a temperatura da água aumentará até que tenham a mesma temperatura (equilíbrio térmico). Você não ganha ou perde calor durante o processo porque o calorímetro permite que toda a transferência de calor ocorra entre as duas substâncias.

O calor específico é a quantidade de energia necessária para produzir uma mudança de temperatura de 1 grau Celsius por grama de substância e varia entre as substâncias. Por exemplo, o calor específico da água é 1,00 caloria / grama graus Celsius. Para determinar o calor específico de um metal desconhecido, coloque um pedaço aquecido do metal em água no recipiente interno do calorímetro. Depois de medir a temperatura final do metal e da água, como a temperatura mais alta atingida pela água, você pode calcular o calor específico do metal. Primeiro, multiplique a massa de água pelo calor específico da água pela mudança de temperatura da água e, em seguida, multiplique a massa do metal pela mudança de temperatura do metal. Divida sua primeira resposta pela segunda resposta para estabelecer o calor específico do metal.