O que é um calorímetro e quais são suas limitações?

Escrito por john brennan | Traduzido por angela spada
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O  que é um calorímetro e quais são suas limitações?
Os químicos geralmente precisam saber quanta energia térmica é liberada ou absorvida por uma determinada reação (Comstock Images/Comstock/Getty Images)

Os químicos geralmente precisam saber quanta energia térmica é liberada ou absorvida por uma determinada reação. Essa mensuração ajuda-os a compreender melhor por que ocorre a reação, bem como a fazer previsões úteis. Os calorímetros são instrumentos que mensuram a quantidade de calor liberada ou absorvida pelos conteúdos durante uma reação. É fácil fazer um calorímetro simples, embora os instrumentos usados em laboratório sejam mais precisos.

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Função

Basicamente, um calorímetro mensura a alteração de temperatura, tanto a dele como a de seus conteúdos. Se estiver calibrado, o químico já terá um número, denominado constante do calorímetro, que lhe diz quanto se altera a temperatura do calorímetro por quantidade de calor adicionado. Usando essa informação e a massa dos reagentes, o químico pode determinar a quantidade liberada ou absorvida de calor. É importante que o calorímetro minimize a velocidade de perda de calor para o exterior, pois a rápida perda de calor para o ar do ambiente distorceria os resultados.

Tipos

É fácil fazer um calorímetro simples. Você vai precisar apenas de dois copos de café de isopor, um termômetro ou uma tampa. Este calorímetro de copos de café é surpreendentemente confiável e, portanto, é um recurso comum nos laboratórios de química das universidades, onde os químicos fazem uso dos chamados "calorímetros-bombas". Nesses dispositivos, os reagentes são isolados em uma câmara selada, chamada bomba; uma faísca elétrica os inflama e a alteração da temperatura pode ser usada para determinar o calor perdido ou adquirido.

Calibração

Para calibrar um calorímetro, é usado um processo que transfere uma quantidade conhecida de calor. Mensura-se a temperatura de um pouco de água quente e fria, por exemplo, e ambas são misturadas no calorímetro. Em seguida, meça a temperatura, no decorrer do tempo, e use a regressão linear para calcular a "temperatura final" do calorímetro e de seus conteúdos. Subtraindo-se, do calor perdido pela água quente, o calor ganho pela água fria, descobre-se o calor ganho pelo calorímetro. Dividindo o número obtido pela alteração de temperatura do calorímetro, obtém-se a constante deste, que pode então ser usada em experimentos subsequentes.

Limitações

Nenhum calorímetro é perfeito, pois, todos eles perdem calor no ambiente. Embora os calorímetros-bombas dos laboratórios sejam isolados para minimizar essas perdas, não é possível erradicar inteiramente a perda de calor. Além disso, os reagentes no calorímetro podem não estar bem misturados, o que leva a um aquecimento desigual e a outra possível fonte de erro em suas mensurações.

Além das possíveis fontes de erro, outra limitação envolve os tipos de reações que você pode estudar. Talvez você queira, por exemplo, saber quanto calor é liberado através da decomposição de TNT (trinitrotolueno). Mas este tipo de reação seria impossível de estudar em um calorímetro feito com copos de café e poderia até não ser prático em um calorímetro-bomba. Alternativamente, uma reação pode ocorrer muito lentamente, como a oxidação do ferro até formar a ferrugem. Seria muito difícil de estudar este tipo de reação com um calorímetro.

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