Introdução à Química

Terms

• coffee-cup calorimeterAn example of constant-pressure calorimeterum.
• adiabático não permitindo qualquer transferência de energia térmica; perfeitamente isolante.
• calorimeter medidas de pressão constante a alteração na entalpia de uma reacção que ocorre na solução, durante a qual a pressão permanece constante.

calorimetria de pressão constante

um calorímetro de pressão constante mede a variação da entalpia de uma reacção que ocorre numa solução líquida. Nesse caso, a pressão gasosa acima da solução permanece constante, e dizemos que a reação está ocorrendo sob condições de pressão constante. O calor transferido de/para a solução a fim de que a reação ocorra é igual à mudança de entalpia (\Delta H = q_P), e um calorímetro de pressão constante mede assim este calor de reação. Em contraste, o volume de um calorímetro de bomba é constante, de modo que não há trabalho pressão-volume e o calor medido relaciona-se com a mudança na energia interna (\Delta U=q_V).

um simples exemplo de um calorímetro de pressão constante é um calorímetro de xícara de café, que é construído a partir de dois copos de esferovite aninhados e uma tampa com dois furos, o que permite a inserção de um termómetro e uma haste de agitação. O copo interior contém uma quantidade conhecida de um líquido, geralmente água, que absorve o calor da reação. Assume-se que o copo exterior é perfeitamente adiabático, o que significa que não absorve qualquer calor. Como tal, assume-se que o copo exterior é um isolador perfeito.

calculando o calor específico

os dados recolhidos durante um experimento de calorimetria de pressão constante podem ser usados para calcular a capacidade térmica de uma substância desconhecida. Nós já sabemos que a nossa equação relativa de calor (q), capacidade térmica (C), e a mudança de temperatura observada (\Delta T) :

q=mC\Delta T

Vamos agora ilustrar como usar esta equação para calcular a capacidade térmica de uma substância.

Exemplo 1

Um estudante aquece a 5,0 g de amostra de um desconhecido metal a uma temperatura de 207 ^\circC, e, em seguida, interrompe-se a amostra em um café-copa do calorímetro contendo 36.0 g de água a 25.0 ^\circC. Após o equilíbrio térmico ter sido estabelecido, a temperatura final da água no calorímetro é de 26.0 ^ \ circC. Qual é o calor específico do metal desconhecido? (O calor específico da água é 4.18 \frac {G} {g^\circ C})

As paredes do café-copa do calorímetro são considerados perfeitamente adiabática, então podemos assumir que todo o calor do metal foi transferido para a água:

-q_{metal}=q_{água}

Substituindo na nossa equação acima, obtemos:

-m_{metal}C_{metal} \Delta T_{metal}=m_{água}C_{água}\Delta T_{água}

Então nós pode encaixe na nossa conhecido valores:

-(5.0\;g)C_{metal}(26.0^\circ C-207^\circ C)=(36.0\;g)(4.18\; a capacidade térmica específica do metal desconhecido é de 0,166 \frac {J} {G\circ C}.

Exemplo 2

Para determinar o padrão de entalpia da reação H+(aq) + OH–(aq) → H2O(l), volumes iguais de 0,1 M de soluções de HCl e NaOH pode ser combinado inicialmente a 25°C.

Este processo é exotérmico e, como resultado, uma certa quantidade de calor qP será liberado para a solução. O número de joules de calor libertado em cada grama da solução é calculado a partir do produto do aumento da temperatura e da capacidade calorífica específica da água (assumindo que a solução é suficientemente diluída para que a sua capacidade calorífica específica seja a mesma que a da água pura). A quantidade total de calor transferido pode então ser calculada multiplicando o resultado pela massa da solução.

\Delta H=q_P = m_{sol n}C_{água} \Delta T_{sol n}

Note que ΔH = qP porque o processo é realizado a pressão constante.