Par John Brennan, mis à jour le 24 mars 2022
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La calorimétrie est la pierre angulaire de la thermochimie expérimentale, permettant aux scientifiques de déterminer les enthalpies de réaction et les capacités thermiques. Alors que de nombreux élèves sont à l'aise pour mesurer la température finale (T_f) d'une expérience calorimétrique, un défi courant en classe consiste à prédire T_f lorsque l'enthalpie de réaction (ΔH_rxn) et les capacités thermiques de tous les composants sont connues. Cet article explique ce calcul de manière claire et systématique.
Lisez attentivement l'énoncé du problème. Vous trouverez généralement :
Dans un calorimètre adiabatique idéal, aucune chaleur n’est perdue dans l’environnement. Toute la chaleur dégagée par la réaction est absorbée par le calorimètre et son contenu.
Parce que le calorimètre et son contenu atteignent la même température finale, la chaleur dégagée est égale à la chaleur absorbée :
ΔH_rxn =[C_p,contents × m_contents + C_cal] × (T_i – T_f)
Notez l'ordre de soustraction :(T_i – T_f). Les enthalpies de réaction sont négatives pour les processus exothermiques, donc cette convention de signe maintient l'algèbre simple.
Réorganisez l'équation :
ΔH_rxn / [C_p,contents × m_contents + C_cal] = T_i – T_f
Retournez le panneau et ajoutez T_i :
T_f = T_i – ΔH_rxn / [C_p,contents × m_contents + C_cal]
Exemple :ΔH_rxn =–200kJ, C_p,contents =0,00418kJg⁻¹K⁻¹, m_contents =200g, C_cal =2kJK⁻¹, T_i =25°C.
T_f = 25 – [–200 / (0.00418 × 200 + 2)]
= 25 – [–200 / 2.836]
= 25 + 70.5
= 95.5 °C
La température finale est de 95,5°C.