Calorímetro
Un calorímetro es un objeto utilizado para la calorimetría , o el proceso de medir el calor de las reacciones químicas o los cambios físicos , así como la capacidad calorífica . Los calorímetros diferenciales de barrido, los microcalorímetros isotérmicos, los calorímetros de titulación y los calorímetros de velocidad acelerada se encuentran entre los tipos más comunes. Un calorímetro simple consiste simplemente en un termómetro conectado a un recipiente de metal lleno de agua suspendido sobre una cámara de combustión. Es uno de los dispositivos de medición utilizados en el estudio de la termodinámica, la química y la bioquímica.
Para encontrar el cambio de entalpía por mol de una sustancia A en una reacción entre dos sustancias A y B, las sustancias se agregan por separado a un calorímetro y se anotan las temperaturas inicial y final (antes de que comience la reacción y después de que termine). Multiplicando el cambio de temperatura por la masa y las capacidades caloríficas específicas de las sustancias se obtiene un valor de la energía liberada o absorbida durante la reacción. Dividiendo el cambio de energía por cuántos moles de A estaban presentes, se obtiene el cambio de entalpía de la reacción.
En 1761 Joseph Black introdujo la idea del calor latente que condujo a la creación de los primeros calorímetros de hielo. [1] En 1780, Antoine Lavoisier usó el calor de la respiración del conejillo de Indias para derretir la nieve que rodeaba su aparato, demostrando que el intercambio de gases respiratorios es una combustión, similar a la quema de una vela. [2] Lavoisier llamó a este aparato el calorímetro, basado en raíces tanto griegas como latinas. Uno de los primeros calorímetros de hielo fue utilizado en el invierno de 1782 por Lavoisier y Pierre-Simon Laplace, que se basó en el calor necesario para derretir el hielo en agua para medir el calor liberado por las reacciones químicas. [3]
Un calorímetro adiabático es un calorímetro utilizado para examinar una reacción fuera de control. Dado que el calorímetro funciona en un entorno adiabático, cualquier calor generado por la muestra de material bajo prueba hace que la muestra aumente de temperatura, lo que alimenta la reacción.
Ningún calorímetro adiabático es completamente adiabático: la muestra perderá algo de calor hacia el portamuestras. Se puede usar un factor de corrección matemática, conocido como factor phi, para ajustar el resultado calorimétrico para tener en cuenta estas pérdidas de calor. El factor phi es la relación entre la masa térmica de la muestra y el portamuestras y la masa térmica de la muestra sola.
Un calorímetro de reacción es un calorímetro en el que se inicia una reacción química dentro de un recipiente aislado cerrado. Los calores de reacción se miden y el calor total se obtiene integrando el flujo de calor frente al tiempo. Este es el estándar utilizado en la industria para medir los calores, ya que los procesos industriales están diseñados para funcionar a temperaturas constantes. [ cita requerida ] La calorimetría de reacción también se puede utilizar para determinar la tasa máxima de liberación de calor para la ingeniería de procesos químicos y para rastrear la cinética global de las reacciones. Hay cuatro métodos principales para medir el calor en el calorímetro de reacción:
