Calorimétrie à volume constant

Le changement de l'énergie interne d'une réaction, delta E, est la somme de la chaleur, q, et d'action, w. Bien qu'il soit simple de mesurer la chaleur à travers les changements de température, mesurer l'action de type pression-volume à travers les changements de volume n'est pas pratique. Pour les réactions chimiques gazeuses, si le volume n'est pas autorisé à changer, delta V est égal à zéro et, par conséquent, w sera égal à zéro.

Ainsi, le changement d'énergie interne de la réaction sera exactement égal à la chaleur transférée. Dans des conditions de volume constant, la chaleur transférée dans une réaction est mesurée à l'aide d'un calorimètre à bombe. Ceci est différent d'un calorimètre de tasse de café, qui mesure la chaleur d'une réaction dans des conditions de pression constante.

Dans un calorimètre à bombe, 0, 512 grammes de naphtalène est placé dans une bombe en acier inoxydable. Grâce à une entrée, la bobine d'allumage est placée en contact avec l'échantillon. La bombe est ensuite remplie d'oxygène et immergée dans un récipient isolé rempli d'une masse d'eau connue.

L'allumage électrique du réactif déclenche la réaction de combustion à l'intérieur de la bombe. La chaleur dégagée est absorbée par l'eau et les différents composants de l'ensemble calorimétrique, qui constituent tous ensemble l'environnement. Cela provoque une augmentation de la température de 6, 42 degrés celsius.

La chaleur absorbée par l'ensemble du calorimètre, q cal, est égale à sa capacité calorifique, C cal, multipliée par le changement de température, delta T.Si la valeur déterminée expérimentalement pour C cal est de 3, 20 kilojoules par degré celsius, alors la substitution de ceci, avec la valeur de delta T donne la chaleur du calorimètre comme 20, 5 kilojoules. La chaleur gagnée par le calorimètre est exactement égale à la chaleur dégagée par la réaction. La bombe étant scellée, la réaction se produit à volume constant, et l'action fait est nul.

Ainsi, la chaleur de la réaction est égale à son changement d'énergie interne, négatif 20, 5 kilojoules. Diviser cette valeur par le nombre de moles dans 0, 512 grammes de naphtalène. 3, 99 fois 10 au négatif 3 moles-donne le changement d'énergie interne par mole de naphtalène, ce qui est négatif 5140 kilojoules par mole.