Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Composants d'un calorimètre
- Mesurer le transfert de chaleur
- Mesurer la chaleur spécifique
Un calorimètre peut sembler être un équipement scientifique sophistiqué, mais il s’agit en réalité d’un dispositif de mesure de la chaleur très simple que vous pouvez réaliser chez vous à l’aide de deux tasses à café. Souvent utilisé dans des expériences de projets scientifiques, il mesure la quantité de chaleur impliquée dans un processus chimique ou physique, tel que le transfert de chaleur ou la chaleur spécifique d'une substance.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
La température du liquide change quand il gagne ou perd de l'énergie. Un calorimètre mesure la masse de liquide et le changement de température du liquide pour déterminer la quantité d'énergie gagnée ou perdue par le liquide.
Composants d'un calorimètre
Un calorimètre a deux vaisseaux: un vaisseau extérieur et un vaisseau intérieur. L'air entre les deux vaisseaux agit comme un isolant thermique, ce qui signifie qu'il n'y a pas (ou qu'un minimum) d'échange de chaleur entre l'intérieur du vase et l'environnement extérieur. Les calorimètres utilisés dans les laboratoires scientifiques ont un anneau de fibres en matériau isolant pour maintenir le vaisseau interne au centre du vaisseau externe. Ils comprennent un thermomètre pour mesurer la température du liquide dans la cuve interne et un agitateur pour remuer le liquide et répartir la chaleur dans la cuve. Il est facile de faire un calorimètre à la maison avec des coupelles en polystyrène, un couvercle, un thermomètre et un agitateur. Cependant, un calorimètre "tasse à café" permet plus d'échange de chaleur avec son environnement et produit des résultats moins précis.
Mesurer le transfert de chaleur
Si une réaction exothermique (une réaction chimique qui libère de l'énergie sous forme de lumière ou de chaleur) se produit dans une solution dans un calorimètre, la solution utilise de la chaleur, ce qui augmente sa température. Si une réaction endothermique (une réaction qui absorbe de l'énergie de son environnement) se produit, la solution perd de la chaleur, ce qui abaisse sa température. La différence de température, ainsi que la chaleur et la masse spécifiques de la solution, vous permettent de déterminer la quantité de chaleur utilisée par la réaction. Par exemple, si vous placez un morceau de cuivre chaud dans une quantité d'eau froide dans un calorimètre, la chaleur s'écoulera du cuivre vers l'eau. La température du cuivre diminuera et la température de l'eau augmentera jusqu'à ce qu'ils aient la même température (équilibre thermique). Vous ne gagnez ou ne perdez pas de chaleur pendant le processus car le calorimètre permet à tout le transfert de chaleur de se produire entre les deux substances.
Mesurer la chaleur spécifique
La chaleur spécifique est la quantité d’énergie nécessaire pour produire un changement de température de 1 degré Celsius par gramme de substance, et varie d’une substance à l’autre. Par exemple, la chaleur spécifique de l'eau est de 1,00 calories / grammes Celsius. Pour déterminer la chaleur spécifique d'un métal inconnu, placez un morceau de métal chauffé dans de l'eau dans le récipient intérieur du calorimètre. Une fois que vous avez mesuré la température finale du métal et de l'eau, telle que la température la plus élevée atteinte par l'eau, vous pouvez calculer la chaleur spécifique du métal. Tout d'abord, multipliez la masse d'eau par la chaleur spécifique de l'eau par le changement de température de l'eau, puis multipliez la masse de métal par le changement de température du métal. Divisez votre première réponse par votre deuxième réponse pour établir la chaleur spécifique du métal.