Por John Brennan, atualizado em 24 de março de 2022

Crédito da imagem:tonuacatic/iStock/GettyImages

A calorimetria é a base da termoquímica experimental, permitindo aos cientistas determinar entalpias de reação e capacidades térmicas. Embora muitos alunos se sintam confortáveis ​​em medir a temperatura final (T_f) de um experimento de calorímetro, um desafio comum em sala de aula é prever T_f quando a entalpia de reação (ΔH_rxn) e as capacidades térmicas de todos os componentes são conhecidas. Este artigo aborda esse cálculo de forma clara e sistemática.

Etapa 1 – Identificar os dados fornecidos

Leia atentamente a declaração do problema. Você normalmente encontrará:

• ΔH_rxn para a reação (kJ)
• Capacidade térmica da mistura de reação, C_p,conteúdo (kJg⁻¹K⁻¹)
• Massa total dos produtos da reação, m_contents (g)
• Constante do calorímetro, C_cal (kJK⁻¹)
• Temperatura inicial, T_i (°C)

Etapa 2 – Suponha um calorímetro perfeito

Em um calorímetro adiabático ideal, nenhum calor é perdido para o ambiente. Todo o calor liberado pela reação é absorvido pelo calorímetro e seu conteúdo.

Etapa 3 – Configurar o balanço energético

Como o calorímetro e seu conteúdo atingem a mesma temperatura final, o calor liberado é igual ao calor absorvido:

ΔH_rxn =[C_p,conteúdo × m_conteúdo + C_cal] × (T_i – T_f)

Observe a ordem de subtração:(T_i – T_f). As entalpias de reação são negativas para processos exotérmicos, portanto esta convenção de sinais mantém a álgebra simples.

Etapa 4 – Resolver para T_f

Reorganize a equação:

01 
 Vire o sinal e adicione T_i:
 
10 
Etapa 5 – Insira os números
 
 Exemplo:ΔH_rxn =–200kJ, C_p,conteúdo =0,00418kJg⁻¹K⁻¹, m_conteúdo =200g, C_cal =2kJK⁻¹, T_i =25°C. 
 
28 
 A temperatura final é de 95,5°C. 
 
Coisas necessárias
 
 
Lápis e papel para rascunho
 
Calculadora científica (ou planilha) para aritmética
 
 
Referências
 
 
Princípios Químicos:A Busca por Insights , Peter Atkins e outros, 2008