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Calorimetro

Come si misura il calore di reazione mediante il calorimetro

Il calore svolto durante una reazione chimica, può essere determinato mediante il calorimetro.

Di esso ne esistono di diversi tipi.

Bomba calorimetrica o bomba di Mahler

Un importante calorimetro è la "Bomba di Mahler" o "Bomba calorimetrica" con cui si determina il calore di combustione di sostanze solide o liquide.

Essa consiste in un piccolo recipiente di acciaio a pareti robuste, ermeticamente chiuso, in cui è posta una piccola capsula di porcellana contenente la sostanza in esame; nel recipiente viene immesso ossigeno puro e la combustione viene innescata mediante una resistenza elettrica a contatto con la sostanza.

Facendo passare corrente elettrica nella spiralina della resistenza elettrica, questa si arroventa e brucia, provocando la rapida combustione del composto.

calorimetro

Bomba calorimetrica

Il calore della reazione viene assorbito da una quantità nota di acqua, in cui è immersa la "bomba".

Nota, mediante taratura, la capacità termica C del calorimetro e tenendo conto che il calore specifico dell'acqua è uguale a 4,184 J · g-1 · °C-1, possiamo risalire alla quantità di calore messa in gioco nella reazione dall'espressione:

formula bomba calorimetrica

in cui:

  • m = massa in grammi dell'acqua presente all'interno del calorimetro
  • C = capacità termica del calorimetro
  • T1 = temperatura iniziale dell'acqua
  • T2 = temperatura finale dell'acqua

La capacità termica del calorimetro tiene conto del fatto che anche le sue parti componenti (contenitore, termometro, agitatore, ecc.) assorbono calore.

E' necessario pertanto predeterminare la capacità termica del calorimetro, cioè determinare la quantità di calore necessaria per innalzare di 1°C la temperatura di tale sistema: essa si può ottenere facendo svolgere nell'apparecchio una reazione la cui tonalità termica sia nota, oppure facendo passare una quantità nota di corrente elettrica, che viene dissipata come calore all'interno dello strumento.

Calorimetro a ghiaccio

Il calorimetro a ghiaccio è basato sul fatto che il volume di una data massa di ghiaccio è maggiore del volume della stessa massa di acqua liquida. Se la reazione da studiare è esotermica, il calore svolto fa fondere una parte del ghiaccio attorno all'ambiente di reazione.

La diminuzione di volume crea una depressione nel serbatoio di mercurio, il quale viene aspirato nel becher. La diminuzione di peso di quest'ultimo permette di risalire al calore di reazione.

calorimetro a ghiaccio

Calorimetro a ghiaccio

Questo tipo di calorimetro si presta a misurare le variazioni termiche delle reazioni che avvengono in soluzione.

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