Os químicos geralmente precisam saber quanta energia térmica uma determinada reação libera ou absorve. Essa medida os ajuda a entender mais sobre o motivo da reação e os ajuda a fazer previsões úteis. Calorímetros são instrumentos que medem a quantidade de calor liberado ou absorvido pelo conteúdo durante uma reação. É fácil criar um calorímetro simples, mas os instrumentos usados nos laboratórios são geralmente mais precisos.

TL; DR (muito longo; não leu)

Os calorímetros permitem medir a quantidade de calor em uma reação. Suas principais limitações são a perda de calor no ambiente e aquecimento desigual.
As funções de um calorímetro

Basicamente, um calorímetro mede a mudança de temperatura do calorímetro e seu conteúdo. Após a calibração do calorímetro, o químico já terá um número chamado constante de calorímetro, que mostra o quanto a temperatura do calorímetro muda por quantidade de calor adicionada. Usando essas informações 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, pois a rápida perda de calor no ar circundante distorceria os resultados.
Diferentes tipos de calorímetros

É fácil criar um calorímetro simples. Você precisa de duas xícaras de café de isopor, um termômetro ou uma tampa. Esse calorímetro da xícara de café é surpreendentemente confiável e, portanto, é uma característica comum dos laboratórios de graduação em química. Os laboratórios de físico-química possuem instrumentos mais sofisticados, como "calorímetros de bomba". Nesses dispositivos, os reagentes estão em uma câmara selada chamada bomba. Depois que uma faísca elétrica os acende, a mudança de temperatura ajuda a determinar o calor perdido ou ganho.
Calibração de um calorímetro

Para calibrar um calorímetro, você pode usar um processo que transfira uma quantidade conhecida de calor, como como medir a temperatura de um pouco de água quente e fria. Por exemplo, você pode misturar água fria e quente no calorímetro da 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. Dividir essa figura pela mudança de temperatura do calorímetro fornece seu calorímetro constante, que você pode usar em outras experiências.
Limitações da calorimetria

Nenhum calorímetro é perfeito porque pode perder calor para o ambiente. Embora os calorímetros de bomba em laboratórios possuam isolamento para minimizar essas perdas, é impossível impedir 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 do TNT libera calor. Esse tipo de reação seria impossível de estudar em um calorímetro de xícara de café e talvez nem fosse 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.