Di Claire Gillespie
Aggiornato il 30 agosto 2022
Анатолий Тушенцов/iStock/GettyImages
Un calorimetro può sembrare un gadget high-tech, ma è un semplice dispositivo di misurazione del calore che può essere costruito in casa con due tazze di caffè. Utilizzato spesso nei progetti scientifici scolastici, quantifica l'energia scambiata nei processi chimici o fisici, come il trasferimento di calore o il calore specifico di una sostanza.
Il calore fa aumentare o diminuire la temperatura di un liquido. Registrando la massa del liquido e il conseguente cambiamento di temperatura, un calorimetro calcola l'energia guadagnata o persa.
Un calorimetro di base è costituito da due recipienti:un contenitore esterno e un recipiente interno annidato. L'aria (o la schiuma) tra loro funge da isolante termico, impedendo lo scambio di calore con l'ambiente esterno. I calorimetri da laboratorio sono spesso dotati di un anello in fibra che mantiene centrato il recipiente interno, un termometro per monitorare la temperatura e un agitatore per distribuire il calore in modo uniforme. Una versione "tazza di caffè" fatta in casa è più semplice ma meno precisa a causa della maggiore perdita di calore nell'ambiente circostante.
Quando una reazione esotermica rilascia energia, la temperatura della soluzione aumenta; una reazione endotermica assorbe energia, facendo abbassare la temperatura. Misurando la variazione di temperatura insieme al calore specifico e alla massa della soluzione, puoi calcolare la variazione di calore della reazione. Ad esempio, inserendo una barra di rame calda nell'acqua fredda in un calorimetro, il calore fluisce dal rame all'acqua finché entrambi non raggiungono la stessa temperatura (equilibrio termico). Nessun calore esce dal sistema, quindi tutto il trasferimento avviene internamente.
Il calore specifico è la quantità di energia necessaria per aumentare di 1°C 1 g di una sostanza. Varia a seconda dei materiali:ad esempio, il calore specifico dell'acqua è 1,00 cal/g·°C. Per determinare il calore specifico di un metallo sconosciuto, riscaldare il metallo, quindi immergerlo in acqua all'interno del recipiente interno. Registrare la temperatura di equilibrio finale. Calcolare il calore assorbito dall'acqua (massa×calore specifico×ΔT) e il calore ceduto dal metallo (massa×ΔT). Dividendo il calore dell'acqua per quello del metallo si ottiene il calore specifico del metallo.
