Calorimetria de Volume Constante

A mudança na energia interna de uma reação, delta E, é a soma do calor, q, e do trabalho, w. Embora seja simples de medir o calor através das alterações da temperatura, medir o trabalho do tipo pressão-volume através das alterações no volume é inconveniente. Para reações químicas gasosas, se não for permitida alteração no volume, então delta V é igual a zero, e, consequentemente, w será zero.

Assim, a mudança energética interna da reação será exatamente igual ao calor transferido. Em condições de volume constante, o calor transferido numa reação é medido utilizando um calorímetro de bomba. Este é diferente de um calorímetro de chávena de café, que mede o calor de uma reação sob condições de pressão constante pressão constante.

Num calorímetro de bomba, são colocadas 0, 512 gramas de naftaleno numa bomba de aço inoxidável. Através de uma entrada, a bobina de ignição é colocada em contato com a amostra. Depois enche-se a bomba com oxigênio e imersa num recipiente isolado cheio com uma massa de água conhecida.

Acender eletricamente o reagente dá início à reação de combustão dentro da bomba. O calor libertado é absorvido pela água e os vários componentes do conjunto do calorímetro, que todos juntos compõem o ambiente circundante. Isto faz com que a temperatura suba 6, 42 graus Celsius.

O calor absorvido por todo o conjunto calorimétrico, cal q, é igual à sua capacidade térmica, cal C, multiplicada pela alteração da temperatura, delta T.Se o valor determinado experimentalmente para cal C for 3, 20 kilojoules por grau celsius, depois, substituindo-o, juntamente com o valor para delta T dá o calor do calorímetro como sendo 20, 5 kilojoules. O calor ganho pelo calorímetro é exatamente igual ao calor libertado pela reação. Quando a bomba é selada, a reação ocorre num volume constante, e o trabalho feito é zero.

Assim, o calor da reação é igual à alteração da sua energia interna, 20, 5 kilojoules negativos. Dividindo este valor pelo número de mols em 0, 512 gramas de naftaleno. 3, 99 vezes 10 para 3 mols negativos dá a alteração de energia interna por mol de naftaleno, que é de 5140 kilojoules negativos por mol.