Définition Calorimètre

Un calorimètre est un appareil utilisé pour mesurer le flux de chaleur d’une réaction chimique ou d’un changement physique. Le processus de mesure de cette chaleur est appelé calorimétrie. Un calorimètre de base consiste en un récipient métallique d’eau au-dessus d’une chambre de combustion, dans lequel un thermomètre est utilisé pour mesurer le changement de température de l’eau. Cependant, il existe de nombreux types de calorimètres plus complexes.

Le principe de base est que la chaleur dégagée par la chambre de combustion augmente la température de l’eau de manière mesurable. La variation de température peut ensuite être utilisée pour calculer la variation d’enthalpie par mole de substance A lorsque les substances A et B réagissent.

L’équation utilisée est la suivante : q = Cv(Tf – Ti )

où :

q est la quantité de chaleur en joules
Cv est la capacité thermique du calorimètre en joules par Kelvin (J/K)
Tf et Ti sont les températures finales et initiales

Histoire du calorimètre

Les premiers calorimètres à glace ont été construits sur la base du concept de chaleur latente de Joseph Black, introduit en 1761. Antoine Lavoisier a inventé le terme de calorimètre en 1780 pour décrire l’appareil qu’il utilisait pour mesurer la chaleur provenant de la respiration des cobayes utilisés pour faire fondre la neige. En 1782, Lavoisier et Pierre-Simon Laplace ont expérimenté les calorimètres à glace, dans lesquels la chaleur nécessaire pour faire fondre la glace pouvait être utilisée pour mesurer la chaleur provenant de réactions chimiques.
Types de calorimètres

Les calorimètres se sont développés au-delà des calorimètres à glace originaux.

Calorimètre adiabatique

Dans un calorimètre adiabatique, une partie de la chaleur est toujours perdue dans le conteneur, mais un facteur de correction est appliqué au calcul pour compenser la perte de chaleur. Ce type de calorimètre est utilisé pour étudier les réactions d’emballement.

Calorimètre de réaction

Dans ce type de calorimètre, la réaction chimique se produit dans un conteneur fermé et isolé. Le flux de chaleur en fonction du temps est mesuré pour arriver à la chaleur de réaction. Il est utilisé pour les réactions destinées à se dérouler à une température constante ou pour trouver la chaleur maximale dégagée par une réaction.

Bombe calorimétrique

Un calorimètre de bombe est un calorimètre à volume constant, construit pour résister à la pression produite par la réaction lorsqu’il chauffe l’air à l’intérieur du conteneur. Le changement de température de l’eau est utilisé pour calculer la chaleur de combustion.

Calorimètre de type veau

Ce type de calorimètre repose sur un capteur tridimensionnel de type fluxmètre constitué d’anneaux de thermocouples en série. Ce type de calorimètre permet d’obtenir un échantillon et une taille de récipient de réaction plus importants, sans sacrifier la précision de la mesure. Un exemple de calorimètre de type Calvet est le calorimètre C80.

Calorimètre à pression constante

Cet instrument mesure le changement d’enthalpie d’une réaction en solution dans des conditions de pression atmosphérique constante. Un exemple courant de ce type d’appareil est le calorimètre à tasse de café.