Calorímetro

Um calorímetro mede a mudança de temperatura de uma substância

O que é calorímetro?

Ele calorímetro É um dispositivo que mede a mudança de temperatura de uma quantidade de substância (geralmente água). Em outras palavras, um calorímetro mede a quantidade de calor que um corpo recebe ou suprimentos.

Em laboratório, o calorímetro mais simples que pode ser encontrado é o do copo de café. É usado para medir o calor absorvido ou liberado em uma reação de pressão constante, em solução aquosa. 

Em uma reação exotérmica, a quantidade de calor que emerge pode ser calculada a partir do aumento da temperatura do calorímetro e da solução aquosa:

Quantidade de calor que surge na reação = quantidade de calor que absorve o calorímetro + quantidade de calor que absorve a solução

A quantidade de calor que absorve o calorímetro é chamada de capacidade calórica do calorímetro. Isso é determinado fornecendo uma quantidade conhecida de calor ao calorímetro com uma certa massa de água. Em seguida, o aumento da temperatura no calorímetro e a solução que ele contém são medidos.

Com esses dados e o uso do calor específico da água (4,18 j/g. ° C), a capacidade calórica do calorímetro pode ser calculada. Essa capacidade também é nomeada constante do calorímetro.

Partes do calorímetro

O calorímetro mais usado em Laboratórios de Ensino de Química é o calorímetro chamado navio de café. Consiste em um copo, ou, em vez disso, um recipiente de cortiça branco que possui certas propriedades isolantes. Dentro deste recipiente, a solução aquosa é colocada com o corpo que produzirá ou absorverá calor.

Na parte superior do recipiente, uma tampa de material isolante com dois orifícios é colocado. Em um, um termômetro é introduzido para medir as mudanças de temperatura e, no outro, um agitador, de preferência vidro, que cumpre a função de mover o conteúdo da solução aquosa.

Tipos de calorímetro e suas características

O copo de café

É aquele que é usado na determinação do calor liberado por uma reação exotérmica, e o calor absorvido em uma reação endotérmica.

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Além disso, pode ser usado na determinação do calor específico de um corpo; isto é, a quantidade de calor que um grama da substância precisa absorver para aumentar sua temperatura para um grau Celsius.  

A bomba calorimétrica

É um dispositivo em que a quantidade de calor que emerge ou absorveu em uma reação que ocorre em volume constante é medido.

A reação ocorre em um recipiente de aço resistente (a bomba), que é imersa em um grande volume de água. Isso faz com que a temperatura da água mude pequenas. Portanto, supõe -se que as mudanças associadas à reação sejam medidas em volume e temperatura constantes.

Isso indica que o trabalho não é feito quando uma reação é realizada em uma bomba calorimétrica.

A reação começa com o fornecimento de eletricidade através de cabos conectados à bomba.

O calorímetro adiabático

É caracterizado por ter uma estrutura isolante chamada escudo. O escudo está ao redor da célula onde ocorrem mudanças de calor e temperatura. Também está conectado a um sistema eletrônico que mantém sua temperatura muito próxima da da célula, para evitar a transferência de calor.

Em um calorímetro adiabático, a diferença de temperatura entre o calorímetro e o ambiente é minimizada; bem como o coeficiente de transferência de calor e o tempo para a troca de calor.

Suas partes são as seguintes:

- A célula (ou recipiente), integrada a um sistema de isolamento pelo qual se trata de evitar a perda de calor.

- O termômetro, para medir as mudanças de temperatura.

- Um aquecedor, conectado a uma fonte controlável de tensão elétrica.

- E o escudo, já mencionado.

Nesse tipo de calorímetro, propriedades como entropia, temperatura de debye e densidade de status eletrônico podem ser determinadas.

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O calorímetro iroperibólico

É um dispositivo em que a célula de reação e a bomba estão imersos em uma estrutura chamada jaqueta. Nesse caso, a jaqueta consiste em água, mantida a uma temperatura constante.

A temperatura da célula e a bomba aumentam à medida que o calor é liberado durante o processo de combustão; Mas a temperatura da jaqueta aquática é mantida a uma temperatura fixa.

Um microprocessador controla a temperatura da célula e da jaqueta, fazendo as correções necessárias do vazamento de fuga que resulta das diferenças entre as duas temperaturas.

Essas correções são aplicadas continuamente e com uma correção final, com base em medições antes e depois do teste.

Calorímetro de fluxo

Desenvolvido pela Caliente, tem um dispositivo para mover um gás em um recipiente para uma velocidade constante. Ao adicionar calor, o aumento da temperatura no fluido é medido.

O calorímetro de fluxo é caracterizado por:

- Uma medição exata da velocidade do fluxo constante.

- Medição exata da quantidade de calor introduzido no fluido através de um aquecedor.

- Uma medição exata do aumento da temperatura no gás causado pela entrada de energia

- Um design para medir a capacidade de um gás sob pressão.

Calorímetro de calorimetria por varredura diferencial

É caracterizado por ter dois recipientes: em um, a amostra a ser estudada é colocada, enquanto o outro permanece vazio ou um material de referência é usado.

Os dois recipientes são aquecidos a uma velocidade constante de energia, por meio de dois aquecedores independentes. Quando o quente -up dos dois recipientes começar, o computador representa graficamente a diferença de fluxo de calor do aquecedor contra a temperatura, sendo capaz de determinar o fluxo de calor.

Além disso, a variação da temperatura pode ser determinada dependendo do tempo; E, finalmente, capacidade calórica.

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Aplicações de um calorímetro

Em físico -química

- Calorímetros básicos, um copo de café, permitem medir a quantidade de calor que um corpo emite ou absorve. Neles você pode determinar se uma reação é exotérmica ou endotérmica. Além disso, o calor específico de um corpo pode ser determinado.

- Com o calorímetro adiabático, foi possível determinar a entropia de um processo químico e a densidade eletrônica do estado.

Em sistemas biológicos

- Os microcalorímetro são usados ​​para estudar sistemas biológicos que incluem interações entre moléculas, bem como mudanças conformacionais moleculares que ocorrem; Por exemplo, na exibição de uma molécula. A linha inclui a varredura diferencial e o grau isotérmico.

- O microcalorímetro é usado no desenvolvimento de moléculas de pequenas, bioterapêuticas e de vacina.

Calorímetro de bomba de oxigênio e energia calórica

No calorímetro da bomba de oxigênio, ocorre a combustão de inúmeras substâncias, sendo capaz de determinar sua energia calórica. Entre as substâncias estudadas usando este calorímetro estão: Carvão e Coca -Cola; óleos comestíveis, pesados ​​e leves; gasolina e todos os combustíveis de motor.

Também os tipos de combustíveis para reatores de aeronaves; desperdício de combustível e eliminação de resíduos; produtos alimentícios e suplementos para nutrição humana; culturas forrageiras e suplementos para ração animal; materiais de construção; combustíveis para foguetes e propulsores.

Da mesma forma, a energia calórica foi determinada por calorimetria em estudos termodinâmicos de materiais combustíveis; no estudo de equilíbrio energético em ecologia; em explosivos e pós térmicos e no ensino de métodos termodinâmicos básicos.

Referências

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. Química. (8ª ed.). Cengage Learning.
2. González J., Cortés l. & Sánchez a. (s.F.). Calorimetria adiabática e suas aplicações. Recuperado de: cenam.mx
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