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Des expériences précises sur le transfert de chaleur dépendent d’un calorimètre bien calibré. Que vous utilisiez un simple gobelet en polystyrène ou un récipient sophistiqué antidéflagrant, le récipient absorbe une partie de la chaleur dégagée ou absorbée lors d'une réaction. En déterminant la constante du calorimètre (la quantité d'énergie nécessaire pour augmenter la température du calorimètre de 1°C), vous pouvez corriger cette perte et mesurer la chaleur spécifique de substances inconnues en toute confiance.
La méthode d'étalonnage la plus fiable consiste à mélanger deux masses égales d'eau à des températures différentes à l'intérieur du calorimètre et à enregistrer la température d'équilibre. La chaleur spécifique de l'eau (Cs ) est de 1calg⁻¹°C⁻¹ (4,186Jg⁻¹°C⁻¹), ce qui en fait un fluide d'étalonnage idéal.
Soit une masse connue d'eau chaude (m1 ) être versé dans un calorimètre contenant déjà une masse connue d'eau froide (m2 ). Mesurer les températures initiales T1 et T2 , puis attendre que le mélange atteigne la température d'équilibre TE . Les changements de température sont ΔT1 =TE – T1 et ΔT2 =TE – T2 (notez que ΔT2 est positif car l'eau froide réchauffe).
La chaleur perdue par l'eau chaude est q1 = m1 Cs ΔT1 , tandis que la chaleur gagnée par l'eau froide est q2 = m2 Cs ΔT2 . La différence, q1 – q2 , est la chaleur absorbée par le calorimètre :
qabdos = (m1 Cs ΔT1 ) – (m2 Cs ΔT2 )
Parce que l’augmentation de température du calorimètre est égale à ΔT2 , sa capacité thermique (la constante calorimétrique, cc) est :
cc = qabs ÷ ΔT2 = Cs (m1 ΔT1 + m2 ΔT2 ) ÷ ΔT2 cal g⁻¹ °C⁻¹
Avec cc connu, vous pouvez déterminer la chaleur spécifique de n'importe quel matériau. Chauffer une masse connue de la substance (m1 ) à la température T1 et placez-le dans le calorimètre contenant une masse égale (m2 ) à une température plus froide T2 . Une fois que le système atteint l'équilibre à TE , calculer ΔT1 = TE – T1 et ΔT2 = TE – T2 .
La réorganisation du bilan énergétique donne la chaleur spécifique de la substance :
Cs = (cc × ΔT2 ) ÷ (m1 ΔT1 + m2 ΔT2 ) cal g⁻¹ °C⁻¹
La conversion en joules est simple :multipliez le résultat par 4,186 Jcal⁻¹.