Un calorimètre est un dispositif utilisé pour mesurer la quantité de chaleur absorbée ou libérée lors d'une réaction chimique ou d'un processus physique. Ce processus est appelé calorimétrie . Voici comment cela fonctionne:
1. la configuration: Un calorimètre est essentiellement un conteneur isolé conçu pour empêcher l'échange de chaleur avec l'environnement. Il se compose généralement de:
* un récipient de réaction: C'est là que la réaction a lieu.
* Un bain d'eau environnant: Le récipient de réaction est immergé dans une masse d'eau connue, qui agit comme un dissipateur thermique.
* un thermomètre: Cela mesure le changement de température du bain-marie.
* un agitateur: Cela garantit une distribution de température uniforme dans le bain-marie.
2. le processus:
* Initiation de la réaction: La réaction chimique est initiée dans le récipient de réaction.
* Transfert de chaleur: La chaleur libérée ou absorbée par la réaction est transférée au bain d'eau environnant.
* Changement de température: La température du bain-marie change en raison du transfert de chaleur.
* Mesure: Le changement de température est enregistré par le thermomètre.
3. Calcul du transfert de chaleur:
* Capacité thermique spécifique (C): Il s'agit de la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température de 1 gramme d'une substance de 1 degré Celsius. Pour l'eau, c'est environ 4,184 J / g ° C.
* masse (m): Ceci est la masse du bain-marie.
* Changement de température (ΔT): C'est la différence entre les températures initiales et finales du bain-marie.
La formule pour calculer la chaleur transférée (Q) est:
q =m * c * Δt
par exemple:
Si 50 grammes d'eau dans un calorimètre connaissent une augmentation de température de 2 degrés Celsius, la chaleur absorbée par l'eau est:
Q =50 g * 4,184 J / g ° C * 2 ° C =418,4 Joules
4. Changement d'enthalpie (ΔH):
* La chaleur transférée (Q) est directement liée au changement d'enthalpie (ΔH) de la réaction.
* Pour les réactions qui libèrent la chaleur (réactions exothermiques), ΔH est négative.
* Pour les réactions qui absorbent la chaleur (réactions endothermiques), ΔH est positif.
Types de calorimètres:
* Bomb Calorimètre: Utilisé pour les réactions impliquant la combustion.
* Calorimètre au café: Simple et peu coûteux pour les expériences de chimie générale.
* calorimètre à balayage différentiel: Mesure le flux de chaleur lors des changements physiques et chimiques.
Limitations:
* Les calorimètres ne sont pas des isolants parfaits, donc une perte de chaleur dans l'environnement est inévitable.
* Certaines réactions sont difficiles ou dangereuses à effectuer dans un calorimètre.
Dans l'ensemble, la calorimétrie fournit un outil précieux pour étudier la thermodynamique des réactions chimiques et des processus physiques, permettant aux scientifiques de quantifier les changements d'énergie impliqués.
