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Calorimetro ad acqua

Calorimetro ad acqua

Storia

La letteratura scientifica riporta esperienze rudimentali di calorimetria fin dalla fine del XVII secolo; si può dire però che tale tecnica sia nata nella seconda metà del 1700 con le esperienze di Lavoisier e di Laplace. Al chimico inglese Joseph Black si devono le prime esperienze sistematiche di misura del calore che accompagna alcuni passaggi di stato e alla fine del 1700 si parlava di un “fluido calorico”. I primi calorimetri misuravano il calore sulla base dell’effetto che esso esercitava su una trasformazione nota infatti, nel 1782, Lavoisier e Pierre-Simon Laplace sperimentarono calorimetri di ghiaccio.

Descrizione

Il calorimetro è una macchina che serve a calcolare il calore specifico di un determinato corpo solido non solubile in acqua. Si tratta di uno strumento in grado di misurare gli scambi di calore tra sostanze nei vari passaggi di stato; è costituito da un recipiente a pareti adiabatiche con chiusura a tappo e a bassa conducibilità termica per minimizzare la dispersione del calore. In contatto termico con l’interno del contenitore viene collegato un termometro per la misura delle differenze di temperatura e un agitatore.

Funzionamento

All’interno del contenitore viene versata dell’acqua a temperatura ambiente Ta e successivamente la sostanza X in esame a temperatura Tx, maggiore di Ta. Il calore specifico della sostanza X può essere dedotto mediante alcuni calcoli che tengano conto non solo della massa dell’acqua e del corpo X ma anche del calore assorbito o ceduto durante la misura. Per misurare il calore specifico di una certa sostanza con il calorimetro bisogna procurarsi un campione della sostanza stessa e riscaldarlo, lo si inserisce poi nel calorimetro immergendolo in acqua della quale si conosce la temperatura iniziale. In accordo col principio base della calorimetria è noto che, quando due corpi con diverse temperature vengono messi a contatto termico, c’è un flusso di calore dal corpo a temperatura più alta verso quello a temperatura più bassa. E’ esattamente ciò che accade all’interno del calorimetro: il corpo caldo cede parte del proprio calore all’acqua, di conseguenza il campione si raffredda e l’acqua si riscalda. A un certo punto il flusso di calore si interrompe e ciò avviene nel momento in cui il campione e l’acqua hanno raggiunto la stessa temperatura, detta temperatura di equilibrio. Ponendo un termometro a contatto con l’acqua si è in grado di misurare tale temperatura ottenendo così un altro dato utile per determinare il calore specifico della sostanza usata. Il calore ceduto dal campione deve essere stato completamente assorbito dall’acqua considerando che non vi sia stata alcuna dispersione grazie alle pareti adiabatiche. Per le misure delle quantità di calore è necessario tenere conto della capacità termica del calorimetro, del termometro e dell’agitatore. Esso non può essere considerato un sistema chiuso: inevitabilmente si hanno perdite di calore con l’esterno anche sotto forma di vapore. La quantità di calore che viene scambiata segue la legge di conduzione del calore:

dove k è la costante di conducibilità termica delle pareti del calorimetro che tiene conto di tutti gli effetti di conduzione.

Sitografia

scuole/vincenzocuoco_napoli/calorimetro_ad_acqua.txt · Ultima modifica: 2024/04/14 16:14 da francesco.grieco