TL; DR (muito longo; não lidos)
Os calorímetros permitem medir a quantidade de calorímetro. calor em uma reação. Suas principais limitações são a perda de calor para o meio ambiente e o aquecimento desigual.
As funções de um calorímetro
Basicamente, um calorímetro mede a mudança na temperatura do calorímetro e seu conteúdo. Após a calibração do calorímetro, o químico já terá um número chamado de calorímetro constante, que mostra quanto a temperatura do calorímetro muda por quantidade de calor adicionado. Usando essa informação e a massa dos reagentes, o químico pode determinar quanto calor é liberado ou absorvido. É importante que o calorímetro minimize a taxa de perda de calor para o exterior, uma vez que a rápida perda de calor para o ar circundante distorcia os resultados.
Diferentes tipos de calorímetros
É fácil fazer uma simples calorímetro você mesmo. Você precisa de duas xícaras de café de isopor, um termômetro ou uma tampa. Este calorímetro de xícara de café é surpreendentemente confiável e, portanto, é uma característica comum dos laboratórios de química de graduação. Os laboratórios de química física têm instrumentos mais sofisticados, como "calorímetros de bomba". Nestes dispositivos, os reagentes estão em uma câmara selada chamada bomba. Depois que uma faísca elétrica os acende, a mudança na temperatura ajuda a determinar o calor perdido ou ganho.
Calibração de um calorímetro
Para calibrar um calorímetro, você pode usar um processo que transfere uma quantidade conhecida de calor, como medir a temperatura de algumas águas quentes e frias. Por exemplo, você pode misturar água fria e quente em seu calorímetro de xícara de café. Em seguida, você mede a temperatura ao longo do tempo e usa a regressão linear para calcular a "temperatura final" do calorímetro e seu conteúdo. Subtrair o calor ganho pela água fria do calor perdido pela água quente produz o calor ganho pelo calorímetro. Dividindo este valor pela mudança de temperatura do calorímetro, seu calorímetro é constante, o que você pode usar em outros experimentos.
Limitações da Calorimetria
Nenhum calorímetro é perfeito porque pode perder calor ao seu redor . Embora os calorímetros de bomba em laboratórios tenham isolamento para minimizar essas perdas, é impossível parar toda a perda de calor. Além disso, os reagentes no calorímetro podem não ser bem misturados, o que leva a um aquecimento desigual e outra possível fonte de erro em suas medições.
Além de possíveis fontes de erro, outra limitação envolve os tipos de reações que você pode estudar. Por exemplo, você pode querer saber como a decomposição de TNT libera calor. Esse tipo de reação seria impossível de ser estudado em um calorímetro de xícara de café e pode até não ser prático em um calorímetro de bomba. Alternativamente, uma reação pode ocorrer muito lentamente, como a oxidação do ferro para formar ferrugem. Esse tipo de reação seria muito difícil de estudar com um calorímetro.
