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Experimentos precisos de transferência de calor dependem de um calorímetro bem calibrado. Quer você esteja usando um copo de isopor simples ou um recipiente sofisticado à prova de explosão, o recipiente absorve uma parte do calor liberado ou absorvido durante uma reação. Ao determinar a constante do calorímetro – a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura do calorímetro em 1°C – você pode corrigir essa perda e medir o calor específico de substâncias desconhecidas com confiança.
Determinando a constante do calorímetro
O método de calibração mais confiável envolve a mistura de duas massas iguais de água em temperaturas diferentes dentro do calorímetro e o registro da temperatura de equilíbrio. O calor específico da água (C
s ) é 1calg⁻¹°C⁻¹ (4.186Jg⁻¹°C⁻¹), tornando-o um fluido de calibração ideal.
Deixe uma massa conhecida de água quente (m
1 ) ser despejado em um calorímetro que já contém uma massa conhecida de água fria (m
2 ). Meça as temperaturas iniciais T
1 e T
2 , então espere que a mistura atinja a temperatura de equilíbrio T
E . As mudanças de temperatura são ΔT
1 =T
E – T
1 e ΔT
2 =T
E – T
2 (observe que ΔT
2 é positivo porque a água fria aquece).
O calor perdido pela água quente é q
1 = m
1 C
s ΔT
1 , enquanto o calor ganho pela água fria é q
2 = m
2 C
s ΔT
2 . A diferença, q
1 – q
2 , é o calor absorvido pelo calorímetro:
q
abs = (m
1 C
s ΔT
1 ) – (m
2 C
s ΔT
2 )
Porque o aumento da temperatura do calorímetro é igual a ΔT
2 , sua capacidade calorífica (a constante do calorímetro, cc) é:
cc = q
abs ÷ ΔT
2 = C
s (m
1 ΔT
1 + m
2 ΔT
2 ) ÷ ΔT
2 cal g⁻¹ °C⁻¹
Medindo o calor específico de uma substância desconhecida
Com cc conhecido, você pode determinar o calor específico de qualquer material. Aqueça uma massa conhecida da substância (m
1 ) à temperatura T
1 e coloque-o no calorímetro contendo uma massa igual (m
2 ) a uma temperatura mais fria T
2 . Depois que o sistema atinge o equilíbrio em T
E , calcule ΔT
1 = T
E – T
1 e ΔT
2 = T
E – T
2 .
A reorganização do balanço energético fornece o calor específico da substância:
C
s = (cc × ΔT
2 ) ÷ (m
1 ΔT
1 + m
2 ΔT
2 ) cal g⁻¹ °C⁻¹
A conversão para joules é simples:multiplique o resultado por 4,186Jcal⁻¹.
