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Los experimentos precisos de transferencia de calor dependen de un calorímetro bien calibrado. Ya sea que esté usando un simple vaso de poliestireno o un recipiente sofisticado a prueba de explosiones, el recipiente absorbe una parte del calor liberado o absorbido durante una reacción. Al determinar la constante del calorímetro (la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura del calorímetro en 1 °C), puedes corregir esta pérdida y medir el calor específico de sustancias desconocidas con confianza.

Determinación de la constante del calorímetro

El método de calibración más fiable consiste en mezclar dos masas iguales de agua a diferentes temperaturas dentro del calorímetro y registrar la temperatura de equilibrio. Calor específico del agua (C_s ) es 1calg⁻¹°C⁻¹ (4,186Jg⁻¹°C⁻¹), lo que lo convierte en un fluido de calibración ideal.

Sea una masa conocida de agua caliente (m₁ ) se vierte en un calorímetro que ya contiene una masa conocida de agua fría (m₂ ). Medir las temperaturas iniciales T₁ y T₂ , luego espere a que la mezcla alcance la temperatura de equilibrio T_E . Los cambios de temperatura son ΔT₁ =T_E  – T₁ y ΔT₂ =T_E  – T₂ (tenga en cuenta que ΔT₂ es positivo porque el agua fría se calienta).

El calor que pierde el agua caliente es q₁  = m₁ C_s ΔT₁ , mientras que el calor ganado por el agua fría es q₂  = m₂ C_s ΔT₂ . La diferencia, q₁  – q₂ , es el calor absorbido por el calorímetro:

q_abdominales  = (m₁ C_s ΔT₁ ) – (m₂ C_s ΔT₂ )

Porque el aumento de temperatura del calorímetro es igual a ΔT₂ , su capacidad calorífica (la constante calorimétrica, cc) es:

cc = q_abs  ÷ ΔT₂  = C_s (m₁ ΔT₁  + m₂ ΔT₂ ) ÷ ΔT₂  cal g⁻¹ °C⁻¹

Medición del calor específico de una sustancia desconocida

Con cc conocido, puedes determinar el calor específico de cualquier material. Calentar una masa conocida de la sustancia (m₁ ) a la temperatura T₁ y colóquelo en el calorímetro que contenga una masa igual (m₂ ) a una temperatura más fría T₂ . Después de que el sistema alcanza el equilibrio en T_E , calcula ΔT₁  = T_E  – T₁ y ΔT₂  = T_E  – T₂ .

Reordenando el balance energético se obtiene el calor específico de la sustancia:

C_s  = (cc × ΔT₂ ) ÷ (m₁ ΔT₁  + m₂ ΔT₂ ) cal g⁻¹ °C⁻¹

La conversión a julios es sencilla:multiplica el resultado por 4,186 Jcal⁻¹.