Come misurare il calore di combustione utilizzando una bomba calorimetrica
La bomba calorimetrica è comunemente impiegata per determinare il calore di combustione di una sostanza in presenza di ossigeno. Si tratta di un calorimetro progettato per misurare la quantità di calore rilasciata o assorbita durante una reazione che avviene a volume costante. In particolare, la bomba calorimetrica di Mahler viene impiegata per determinare il potere calorifico di combustione di solidi e liquidi.
Indice Articolo
Il calcolo della variazione di energia interna
La variazione di energia interna dei reagenti a seguito della combustione può essere calcolata utilizzando l’espressione matematica dUsis = – Cv dT, dove Cv rappresenta la capacità termica dell’ambiente circostante, nell’esempio della bomba calorimetrica, l’acqua contenuta nel calorimetro.
La variazione di entalpia
L’entalpia, definita come ΔH = ΔU + Δ(pV), può essere calcolata considerando che per le fasi condensate Δ(pV) tende a zero e che i gas si comportano da ideali, ottenendo l’equazione ΔH = ΔU + RTΔngas, dove Δngas rappresenta la variazione del numero di moli dei gas prodotti rispetto a quelli dei reagenti.
Esercizi pratici
– Nel primo esercizio si calcola l’entalpia di combustione dell’acido ossalico sapendo che dalla combustione di una certa quantità la temperatura aumenta di 1.602°C. Dopo aver effettuato i calcoli necessari, si ottiene un risultato di -250.5 kJ/mol per l’entalpia di combustione dell’acido ossalico.
– Nel secondo esercizio si determina la capacità termica di un calorimetro utilizzando i dati relativi alla combustione dell’acido benzoico. Dopo i calcoli opportuni, si arriva alla conclusione che la capacità termica del calorimetro è pari a 1.251 kJ/°C.
Questi esercizi illustrano come sia possibile applicare la teoria della calorimetria in pratica per calcolare le varie grandezze termodinamiche legate alle reazioni di combustione.
