Un calorimetru este un dispozitiv care măsoară cu atenție temperatura unui sistem izolat atât înainte, cât și după ce are loc o reacție. Modificarea temperaturii ne spune dacă energia termică a fost absorbită sau eliberată și cât de mult. Acest lucru ne oferă informații importante despre produse, reactanți și natura reacției.
Reacții endoterme și exoterme
•••Jupiterimages / Pixland / Getty Images
Un proces endoterm absoarbe căldura din împrejurimi, în timp ce un proces exoterm eliberează căldură în împrejurimi. Adăugarea căldurii ajută zahărul și sarea să se dizolve în apă. Această reacție este endotermă: Reactanți + Energie → Produse. Reacțiile chimice dintr-o flacără de lumânare degajă căldură. Acestea sunt exoterme: Reactanți → Produs + Energie.
Experimente de calorimetrie
Experimentele de calorimetrie măsoară cantitatea de energie termică câștigată sau pierdută în timpul unei reacții prin măsurarea temperaturii înainte și după. Pe baza schimbării temperaturii, a masei substanțelor și echipamentelor și a unei alte proprietăți numite
capacitate termică (care poate fi diferit pentru fiecare componentă), se calculează schimbarea energiei termice care a avut loc în timpul reacției. Dacă schimbarea este pozitivă, atunci energia termică a fost eliberată, iar procesul este exoterm. Dacă schimbarea este negativă, atunci energia termică a fost absorbită, iar procesul este endoterm.Tipuri de calorimetre
Un calorimetru este un recipient închis, izolat, în care reacția chimică se desfășoară într-un mediu izolat. Calorimetrul include, de asemenea, o modalitate de a măsura temperatura înainte și după reacție. Există două tipuri principale de calorimetre: calorimetrele cu presiune constantă și calorimetrele cu volum constant. O ceașcă din polistirol cu capac și termometru face ca un calorimetru de bază cu presiune constantă să fie util pentru experimentele la domiciliu. Reacția este întotdeauna la presiune atmosferică. Un calorimetru cu bombă cu volum constant este mai complicat. Reacția are loc într-un recipient etanș, cu pereți groși, care este scufundat într-o baie de apă izolată.
Exemple: Exoterm
•••Goodshoot / Goodshoot / Getty Images
Caloriile din alimente pot fi determinate prin arderea lor într-un calorimetru bombă. Proba alimentară care trebuie măsurată este plasată în camera interioară, care este umplută cu oxigen și are un element de încălzire care va aprinde proba. Deoarece folosim alimente pentru a obține energie, procesul de ardere a acestora trebuie să elibereze energie - sunt exoterme. În consecință, temperatura va fi mai mare după aceea decât înainte. Un alt exemplu de reacție exotermă este ceea ce are loc într-un pachet cald instantaneu.
Exemple: endoterm
•••Thinkstock / Stockbyte / Getty Images
Mulți oameni au efectuat experimentul în care amestecați bicarbonat de sodiu și oțet împreună și obțineți o reacție interesantă. Această reacție este endotermă. Nu ar fi greu să testați acest lucru într-un simplu calorimetru acasă. Opusul pachetelor calde instantanee sunt pachetele reci instantanee, care se găsesc adesea în trusele de prim ajutor și folosesc reacții endotermice.
Fizic vs. Procese chimice
•••Comstock / Stockbyte / Getty Images
Cuvântul „reacție” din acest articol ar trebui cu adevărat gândit mai general. Schimbările de fază, cum ar fi înghețarea sau fierberea apei, sunt procese fizice, nu reacții chimice. Căldura necesară pentru a fi adăugată sau îndepărtată pentru ca aceste schimbări de fază să aibă loc ne oferă o constantă fizică importantă numită căldura transformării. Se poate utiliza un calorimetru pentru a măsura acest lucru.