Un calorimetro può sembrare un fantasioso apparecchio scientifico, ma in realtà è un dispositivo di misurazione del calore molto semplice che puoi realizzare a casa usando due tazze di caffè. Spesso utilizzato negli esperimenti di progetti scientifici, misura la quantità di calore coinvolto in un processo chimico o fisico, come il trasferimento di calore o il calore specifico di una sostanza.

TL; DR (Too Long; Did not Read)

La temperatura del liquido cambia quando guadagna o perde energia. Un calorimetro misura la massa di liquido e il cambiamento di temperatura del liquido per determinare la quantità di energia guadagnata o persa dal liquido.

Componenti di un calorimetro

Un calorimetro ha due vasi: un nave esterna e una nave interna. L'aria tra le due navi agisce come un isolante termico, il che significa che non c'è (o minimo) scambio di calore tra ciò che è all'interno della nave interna e l'ambiente esterno. I calorimetri utilizzati nei laboratori di scienze hanno un anello in fibra fatto di materiale isolante per tenere il recipiente interno al centro del recipiente esterno. Includono un termometro per misurare la temperatura del liquido nel recipiente interno e un agitatore per mescolare il liquido e distribuire il calore in tutta la nave. È facile realizzare un calorimetro a casa con tazze di polistirene, una copertura, un termometro e un agitatore. Tuttavia, un calorimetro della "tazza di caffè" consente un maggiore scambio di calore con l'ambiente circostante e produce risultati meno accurati.

Misurazione del trasferimento di calore

Se una reazione esotermica (una reazione chimica che rilascia energia mediante luce o calore) avviene in una soluzione in un calorimetro, la soluzione utilizza il calore, che aumenta la sua temperatura. Se si verifica una reazione endotermica (una reazione che assorbe energia dall'ambiente circostante), la soluzione perde calore, riducendo la sua temperatura. La differenza di temperatura, unitamente al calore specifico e alla massa della soluzione, consente di calcolare la quantità di calore utilizzata dalla reazione. Ad esempio, se si posiziona un pezzo di rame caldo in una quantità di acqua fredda all'interno di un calorimetro, il calore scorrerà dal rame all'acqua. La temperatura del rame diminuirà e la temperatura dell'acqua aumenterà fino a quando non avranno la stessa temperatura (equilibrio termico). Non si guadagna o si perde calore durante il processo perché il calorimetro consente il trasferimento di calore tra le due sostanze.

Misurazione del calore specifico

Il calore specifico è la quantità di energia necessaria per produrre un cambiamento di temperatura di 1 grado Celsius per grammo di sostanza e varia tra le sostanze. Ad esempio, il calore specifico dell'acqua è di 1,00 calorie /grammo in gradi Celsius. Per determinare il calore specifico di un metallo sconosciuto, posizionare un pezzo riscaldato del metallo in acqua nel recipiente interno del calorimetro. Una volta misurata la temperatura finale del metallo e dell'acqua, come la temperatura massima raggiunta dall'acqua, è possibile calcolare il calore specifico del metallo. In primo luogo, moltiplicare la massa di acqua per il calore specifico dell'acqua per il cambiamento di temperatura dell'acqua, quindi moltiplicare la massa di metallo per il cambiamento di temperatura del metallo. Dividi la tua prima risposta con la tua seconda risposta per stabilire il calore specifico del metallo.