Se stai per condurre un esperimento per determinare la quantità di calore perso o guadagnato in una reazione chimica o in qualche altro processo, devi farlo in un contenitore. Il contenitore, che è il calorimetro, potrebbe essere una semplice tazza di polistirolo o sofisticato come un contenitore antideflagrante immerso nell'acqua. In ogni caso, assorbirà parte del calore, quindi è importante calibrarlo prima di condurre l'esperimento. La calibrazione ti dà un numero chiamato costante calorimetrico. È la quantità di energia termica richiesta per aumentare la temperatura del calorimetro di 1 grado Celsius. Una volta che conosci questa costante, puoi usare il calorimetro per misurare il calore specifico di altri materiali.
Determinare la costante di calorimetro
Quando combini una quantità di una sostanza con la stessa quantità di stessa sostanza ad una temperatura diversa e misurare la temperatura di equilibrio, si dovrebbe trovare a metà strada tra le temperature iniziali. Questa è un'idealizzazione, però. In realtà, parte del calore viene assorbito dal calorimetro.
Un modo per calibrare un calorimetro consiste nel mescolare due quantità di acqua in esso a diverse temperature e registrare la temperatura di equilibrio. L'acqua funziona bene per questo scopo perché ha un calore specifico facile da gestire (C s) di 1 calorie per grammo per grado Celsius (4.186 Joule /g ˚C). Versare una quantità nota di acqua calda (m 1) in un calorimetro contenente una quantità nota di acqua fredda (m 2) e registrare la temperatura di equilibrio della miscela. Scoprirai che il calore perso dall'acqua calda è più del calore ottenuto dall'acqua fredda. La differenza è il calore assorbito dal calorimetro. L'acqua calda perde una quantità di energia termica data da q 1 = m 1C SΔT 1, e l'acqua fredda guadagna una quantità pari a q 2 = m 2C SΔT 2. La quantità assorbita dal calorimetro è (q 1 - q 2) = (m 1 C SΔT 1) - (m 2C SΔ T 2). La temperatura del calorimetro sale della stessa quantità dell'acqua fredda, quindi la capacità termica del calorimetro, che è la stessa della costante calorimetrica (cc), è (q 1 - q 2) ÷ ΔT 2 cal /g ˚C o cc = C S (m 1ΔT 1 + m 2ΔT 2) ÷ ΔT 2 cal /g ˚C Misurazione del calore specifico Una volta che si conosce la sua capacità termica, è possibile utilizzare un calorimetro per calcolare il calore specifico di una sostanza sconosciuta. Riscaldare una massa nota della sostanza (m 1) a una temperatura specifica (T 1). Aggiungilo al calorimetro in cui hai già posizionato un'altra massa della stessa sostanza (m 2) a una temperatura più fredda (T 2). Attendere che la temperatura arrivi all'equilibrio e registrare la temperatura di equilibrio (T E). Si trova il calore specifico della sostanza usando l'equazione di cui sopra, riorganizzata per risolvere C S . C S = (cc • ΔT 2) ÷ (m 1ΔT 1 + m 2ΔT 2) cal /g ˚C.
