Un calorimetro potrebbe sembrare un apparato fantasioso di attrezzatura scientifica, 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 coinvolta in un processo chimico o fisico, come il trasferimento di calore o il calore specifico di una sostanza.
TL; DR (Too Long; Didn't Read)
La temperatura del liquido cambia quando guadagna o perde energia. Un calorimetro misura la massa del liquido e la variazione di temperatura del liquido per determinare la quantità di energia ottenuta o persa dal liquido.
Componenti di un calorimetro
Un calorimetro ha due vasi: un vaso esterno e una nave interna. L'aria tra le due navi funge da isolante termico, il che significa che non c'è scambio di calore (o minimo) tra ciò che è all'interno della nave interna e l'ambiente esterno. I calorimetri utilizzati nei laboratori scientifici hanno un anello in fibra di materiale isolante per tenere il vaso interno al centro del vaso esterno. Includono un termometro per misurare la temperatura del liquido nel vaso interno e un agitatore per mescolare il liquido e distribuire il calore in tutto il vaso. È facile realizzare un calorimetro a casa con tazze di polistirolo, una copertura, un termometro e un agitatore. Tuttavia, un calorimetro a "tazza di caffè" consente un maggiore scambio di calore con l'ambiente circostante e produce risultati meno accurati.
Misurazione del trasferimento di calore
Se si verifica una reazione esotermica (una reazione chimica che libera energia dalla luce o dal calore) 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, insieme al calore specifico e alla massa della soluzione, consente di calcolare la quantità di calore utilizzata dalla reazione. Ad esempio, se si inserisce un pezzo di rame caldo in una quantità fredda di acqua all'interno di un calorimetro, il calore fluirà 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 ottiene 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 /grammi in gradi Celsius. Per determinare il calore specifico di un metallo sconosciuto, posizionare un pezzo riscaldato del metallo in acqua nel vaso interno del calorimetro. Dopo aver misurato la temperatura finale sia del metallo che dell'acqua, ad esempio la temperatura massima raggiunta dall'acqua, è possibile calcolare il calore specifico del metallo. Innanzitutto, moltiplicare la massa d'acqua per il calore specifico dell'acqua per la variazione di temperatura dell'acqua, quindi moltiplicare la massa di metallo per la variazione di temperatura del metallo. Dividi la tua prima risposta per la seconda risposta per stabilire il calore specifico del metallo.
