Comprensione della calorimetria per misurare il trasferimento di calore

calorimetria è un metodo per misurare il trasferimento di calore all'interno di una reazione chimica o altri processi fisici, come un cambiamento tra diversi stati della materia.

Il termine "calorimetria" deriva dal latino calor ("calore") e greco Metron ("misura"), quindi significa "misurazione del calore". I dispositivi utilizzati per eseguire misurazioni calorimetriche sono chiamati calorimetri.

Come funziona la calorimetria

Poiché il calore è una forma di energia, segue le regole di conservazione dell'energia. Se un sistema è contenuto in isolamento termico (in altre parole, il calore non può entrare o uscire dal sistema), allora qualsiasi energia termica persa in una parte del sistema deve essere acquisita in un'altra parte del sistema.

Se si dispone di un buon thermos ad isolamento termico, ad esempio, che contiene caffè caldo, il caffè rimarrà caldo mentre sigillato nel thermos. Se, tuttavia, metti del ghiaccio nel caffè caldo e lo richiudi, quando lo apri in seguito, scoprirai che il caffè ha perso calore e il ghiaccio ha guadagnato calore ... e di conseguenza si è sciolto, annaffiando così il caffè!

Ora supponiamo che invece di un caffè caldo in un thermos, tu avessi dell'acqua all'interno di un calorimetro. Il calorimetro è ben isolato e un termometro è incorporato nel calorimetro per misurare con precisione la temperatura dell'acqua all'interno. Se poi mettessimo il ghiaccio nell'acqua, si scioglierebbe, proprio come nell'esempio del caffè. Ma questa volta, il calorimetro misura continuamente la temperatura dell'acqua. Il calore sta lasciando l'acqua e sta andando nel ghiaccio, causandone la fusione, quindi se osservassi la temperatura sul calorimetro, vedresti che la temperatura dell'acqua scende. Alla fine, tutto il ghiaccio si scioglierebbe e l'acqua raggiungerebbe un nuovo stato di equilibrio termico, in cui la temperatura non cambia più.

Dal cambiamento di temperatura nell'acqua, è quindi possibile calcolare la quantità di energia termica necessaria per causare lo scioglimento del ghiaccio. E questo, amici miei, è calorimetria.