Les chimistes et les physiciens utilisent une technique appelée calorimétrie pour mesurer la quantité de chaleur dégagée ou absorbée lors d'une réaction chimique. Le calorimètre est généralement constitué d'un récipient rempli de liquide, généralement de l'eau, d'un thermomètre de surveillance de la température et d'un dispositif d'agitation de l'eau. Le calorimètre lui-même peut être aussi simple qu'une tasse de styromousse. Les calculs de la calorimétrie reposent sur la première loi de la thermodynamique, qui stipule que l'énergie ne peut être créée ou détruite. Appliqué à la calorimétrie, cela signifie que toute chaleur produite lors d'une réaction chimique doit être transférée au calorimètre ou, plus précisément, à l'eau à l'intérieur du calorimètre. Par conséquent, si le chimiste ou le physicien peut mesurer la chaleur absorbée par l'eau, alors ils connaissent la quantité de chaleur dégagée par la réaction.

TL; DR (trop long; n'a pas lu)

Vous pouvez calculer le gain de chaleur avec un calorimètre en mesurant le changement de température d'une masse de liquide connue aussi longtemps que la capacité calorifique du liquide est également connue.

Mesurer le changement de température

Calculer le changement de température, delta (T), de l'eau dans le calorimètre selon l'équation delta (T) = température finale - température initiale. En supposant que la réaction soit exothermique, c'est-à-dire qu'elle dégage de la chaleur, delta (T) devrait présenter une valeur positive. Si la réaction était endothermique, c'est-à-dire qu'elle absorbait la chaleur, le delta (T) devrait être négatif. Ainsi, si la température initiale était de 24,0 degrés Celsius et la température finale de 33,4 degrés Celsius, alors le delta (T) = 33,4 - 24,0 = 9,6 degrés Celsius, et la réaction était exothermique.

Trouver la masse d'eau

Calculez la masse d'eau dans le calorimètre. Si vous suiviez une série d'instructions, telles que celles d'une procédure de laboratoire dans un manuel, les instructions devaient inclure une étape dans laquelle un volume d'eau fixe était mesuré dans, par exemple, un cylindre gradué, ou le calorimètre était pesé sur une balance avant et après l'ajout de l'eau. Si vous avez mesuré un volume d'eau fixe, la masse en grammes sera égale au volume en millilitres. Si vous avez pesé le calorimètre avant et après l'addition d'eau, alors la masse d'eau sera égale à la masse du calorimètre et de l'eau ensemble moins la masse de la tasse vide. Par exemple, si le calorimètre vide pesait 4,65 g et le calorimètre plus l'eau pesait 111,88 g, la masse d'eau était de 111,88 - 4,65 = 107,23 g.

Trouver la chaleur acquise

Calculer la chaleur acquise par le calorimètre, Q, selon l'équation Q = m * c * delta (T), où m représente la masse d'eau calculée à l'étape 2, c représente la capacité calorifique de l'eau, soit 4.184 joules par gramme par degrés Celsius, J /gC et delta (T) représente le changement de température calculé à l'étape 1. Poursuivant l'exemple des étapes 1 et 2, Q = 107,23 g * 4,184 J /gC * 9,6 C = 4,3 * 10 ^ 3 J ou 4,3 kJ. Cela représente la chaleur absorbée par le calorimètre.