Un calorímetro es un dispositivo utilizado para medir la cantidad de calor absorbido o liberado durante una reacción química o proceso físico. Este proceso se llama Calorimetría . Así es como funciona:
1. La configuración: Un calorímetro es esencialmente un contenedor aislado diseñado para evitar el intercambio de calor con los alrededores. Por lo general, consiste en:
* Un recipiente de reacción: Aquí es donde tiene lugar la reacción.
* Un baño de agua circundante: El recipiente de reacción está sumergido en una masa conocida de agua, que actúa como un disipador de calor.
* un termómetro: Esto mide el cambio de temperatura del baño de agua.
* un agitador: Esto garantiza una distribución de temperatura uniforme dentro del baño de agua.
2. El proceso:
* Iniciación de reacción: La reacción química se inicia dentro del vaso de reacción.
* Transferencia de calor: El calor liberado o absorbido por la reacción se transfiere al baño de agua circundante.
* Cambio de temperatura: La temperatura del baño de agua cambia debido a la transferencia de calor.
* Medición: El termómetro registra el cambio de temperatura.
3. Calculando la transferencia de calor:
* Capacidad de calor específica (c): Esta es la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de 1 gramo de una sustancia en 1 grado Celsius. Para el agua, es aproximadamente 4.184 J/g ° C.
* masa (m): Esta es la masa del baño de agua.
* Cambio de temperatura (Δt): Esta es la diferencia entre las temperaturas iniciales y finales del baño de agua.
La fórmula para calcular el calor transferido (Q) es:
q =m * c * Δt
Por ejemplo:
Si 50 gramos de agua en un calorímetro experimentan un aumento de temperatura de 2 grados centígrados, el calor absorbido por el agua es:
Q =50 G * 4.184 J/G ° C * 2 ° C =418.4 JOULES
4. Cambio de entalpía (ΔH):
* El calor transferido (Q) está directamente relacionado con el cambio de entalpía (ΔH) de la reacción.
* Para las reacciones que liberan calor (reacciones exotérmicas), ΔH es negativo.
* Para reacciones que absorben el calor (reacciones endotérmicas), ΔH es positivo.
Tipos de calorímetros:
* Calorímetro de bombas: Utilizado para reacciones que involucran combustión.
* Calorímetro de café: Simple y económico para los experimentos de química general.
* Calorímetro de escaneo diferencial: Mide el flujo de calor durante los cambios físicos y químicos.
Limitaciones:
* Los calorímetros no son aisladores perfectos, por lo que una pérdida de calor para los alrededores es inevitable.
* Algunas reacciones son difíciles o peligrosas de realizar en un calorímetro.
En general, la calorimetría proporciona una herramienta valiosa para estudiar la termodinámica de las reacciones químicas y los procesos físicos, lo que permite a los científicos cuantificar los cambios de energía involucrados.
