Chimie calorimetrie pentru non-majori
Câte calorii sunt în mâncarea ta?
La un moment dat, caloriile din alimente au fost măsurate cu un calorimetru bombă (a se vedea figura de mai sus). O cantitate cântărită de alimente ar fi plasată în calorimetru și sistemul a fost apoi sigilat și umplut cu oxigen. O scânteie electrică a aprins amestecul alimentar-oxigen. Cantitatea de căldură degajată atunci când alimentele arse ar da o idee despre caloriile alimentare prezente. Astăzi, caloriile sunt calculate din conținutul de proteine, carbohidrați și grăsimi din alimente (toate sunt determinate de analize chimice). Nu mai sunt necesare bombe.
Calorimetre
Calorimetre este măsurarea transferului de căldură în sau în afara unui sistem în timpul unei reacții chimice sau a unui proces fizic. A calorimetru este un recipient izolat care este utilizat pentru măsurarea schimbărilor de căldură. Majoritatea reacțiilor care pot fi analizate într-un experiment de calorimetrie sunt fie lichide, fie soluții apoase. Un calorimetru folosit frecvent și ieftin este un set de cupe din spumă imbricate prevăzute cu un capac pentru a limita schimbul de căldură între lichidul din cupă și aerul din împrejurimi (vezi Figura de mai jos). Într-un experiment tipic de calorimetrie, volumele specifice de reactanți sunt distribuite în recipiente separate și temperatura fiecăruia este măsurată. Acestea sunt apoi amestecate în calorimetru, care începe reacția. Amestecul reactant este agitat până când reacția este completă, în timp ce temperatura reacției este monitorizată continuu.
Figura 17.6
Un calorimetru simplu cu presiune constantă.
Cheia tuturor experimentelor de calorimetrie este presupunerea că nu există un schimb de căldură între calorimetrul izolat și cameră. Luați în considerare cazul unei reacții care are loc între reactanții apoși. Apa în care solidele au fost dizolvate este împrejurimile, în timp ce substanțele dizolvate sunt sistemul. Schimbarea de temperatură măsurată este schimbarea de temperatură care se produce în împrejurimi. Dacă temperatura apei crește pe măsură ce apare reacția, reacția este exotermă. Căldura a fost eliberată de sistem în apa din jur. O reacție endotermă absoarbe căldura din împrejurimi, astfel încât temperatura apei scade pe măsură ce căldura părăsește mediul înconjurător pentru a intra în sistem.