La costante calorimetrica: guida e esercizi svolti
La costante calorimetrica rappresenta un parametro essenziale nell’ambito della termodinamica e della termochimica. Avere familiarity con questa grandezza permette il calcolo di vari parametri termici come i calori specifici, i calori latenti di fusione e di ebollizione, e i calori di reazione. Inoltre, la costante calorimetrica può essere espressa in joule per grado Celsius o joule per kelvin ed è tipica di ogni calorimetro. Il calorimetro è uno strumento essenziale per la misurazione del flusso di calore durante una trasformazione.
Per determinare la costante calorimetrica, è necessario tarare il calorimetro misurando la variazione di temperatura dell’acqua quando è introdotta una quantità nota di calore. La fonte nota di calore può essere ottenuta facendo passare una quantità nota di corrente elettrica attraverso un resistore nel calorimetro o sfruttando la conoscenza del calore specifico dell’acqua. La taratura di un calorimetro costituisce la base per vari esercizi nell’ambito della termochimica.
Esercizi sulla costante calorimetrica
1) Sono stati mescolati 100.0 g di acqua alla temperatura di 57.0 °C con 100.0 g di acqua a 24.2 °C. Dopo l’equilibrio termico la temperatura dell’acqua risulta essere 38.7 °C. Sapendo che il calore specifico dell’acqua è 4.184 J/g K, determinare la capacità termica del calorimetro.
Applicando il principio di conservazione dell’energia, si ottiene che la costante calorimetrica è di 110 J K-1.
2) Aggiungendo 72.55 g di acqua a 71.6 °C a un calorimetro contenente 58.85 g di acqua a 22.4 °C, la temperatura raggiunge 47.3 °C. Sapendo che il calore specifico dell’acqua è di 4.184 J/g K, la capacità termica del calorimetro risulta essere di 62.6 J/K.
