Chimici spesso bisogno di sapere quanta energia di calore viene rilasciato o assorbito da una particolare reazione. Questa misura li aiuta a capire di più sul perché si verifica la reazione e fare previsioni utili. I calorimetri sono gli strumenti che misurano la quantità di calore rilasciato o assorbito dal contenuto durante la reazione. È facile fare un calorimetro semplice, anche se gli strumenti utilizzati nei laboratori sono in genere più precisi.
Funzione
Fondamentalmente, un calorimetro misura la variazione di temperatura del calorimetro e il relativo contenuto. Se il calorimetro è stato calibrato, il chimico avrà già un numero chiamato la costante del calorimetro, che le dice quanto la temperatura delle modifiche calorimetro per la quantità di calore aggiunto. Utilizzare queste informazioni e la massa dei reagenti, il chimico può determinare quanto calore è stato rilasciato o assorbito. È importante che il calorimetro minimizza il tasso di perdita di calore verso l'esterno, poiché la perdita di calore rapido all'aria circostante sarebbe falsare i risultati.
Tipi
È facile farsi un calorimetro semplice; tutto ciò che serve sono due tazze di caffè di polistirolo, un termometro o un coperchio. Questo calorimetro tazza di caffè è sorprendentemente affidabile e quindi è una caratteristica comune dei laboratori di chimica dello studente non laureato. Strumenti più sofisticati si trovano in chimica fisica, laboratori, dove chimici fanno usano del cosiddetto "bomba calorimetri." In questi dispositivi, i reagenti sono isolati in una camera stagna chiamata la bomba; una scintilla elettrica li si infiamma, e la variazione di temperatura può essere utilizzata per determinare il calore perso o guadagnato.
Calibrazione
Per calibrare un calorimetro, si utilizza un processo che trasferisce una quantità nota di calore--misurazione della temperatura dell'acqua calda e fredda, ad esempio, poi mescolarli nel calorimetro vostra tazza di caffè. Successivamente, potete misurare la temperatura nel tempo e utilizzare la regressione lineare per calcolare la temperatura"finale" del calorimetro e il relativo contenuto. Sottraendo il calore guadagnato dall'acqua fredda dal calore perduto dall'acqua calda cede il calore guadagnato dal calorimetro. Dividendo questa cifra per il cambiamento di temperatura del calorimetro dà sua costante del calorimetro, che può quindi essere utilizzato in esperimenti successivi.
Limitazioni
Nessun calorimetro è perfetto; Essi perdono calore all'ambiente circostante. Sebbene i calorimetri bomba nei laboratori sono isolati per ridurre al minimo questi perde, perdita di calore non può, ovviamente, essere eradicata completamente. Inoltre, i reattivi nel calorimetro potrebbero non essere ben mescolati, che conduce al riscaldamento irregolare e un'altra possibile fonte di errore nelle vostre misure.
Oltre a possibili fonti di errore, un'altra limitazione riguarda i tipi di reazioni che si può studiare. È possibile, ad esempio, di conoscere quanto calore viene rilasciato attraverso la decomposizione del TNT. Questo tipo di reazione sarebbe impossibile studiare in un calorimetro a tazza di caffè; Tuttavia e potrebbe anche non essere pratico in una bomba calorimetrica. In alternativa, una reazione può avvenire molto lentamente-- come l'ossidazione del ferro a forma di ruggine. Questo tipo di reazione sarebbe molto difficile da studiare con un calorimetro.