Calcolo di ΔU e ΔH in una bomba calorimetrica

Un calorimetro è un dispositivo che permette di misurare la quantità di calore liberata o assorbita durante una reazione che avviene a volume costante.

In una bomba calorimetrica si misura abitualmente il calore di combustione di una nota quantità di sostanza in presenza di ossigeno.

Poiché il calorimetro è isolato dall”Universo” possiamo definire i reagenti (campione e ossigeno) come il sistema e il resto del calorimetro (bomba e acqua contenuta nel calorimetro) come l’ambiente circostante.

Variazione di energia interna

La variazione di energia interna dei reagenti a seguito della combustione può essere calcolata dall’espressione:

dUtot = dUsis + dUamb = 0

Da cui dUsis = – dUamb = [(δU/δT)v dT + (δU/δV)T dV]

Poiché il processo avviene a volume costante dV = 0 pertanto dalla definizione di Cv si ha:

dUsis = – Cv dT

assumendo che Cv sia indipendente da T nel range di temperatura considerato si ha, integrando l’espressione:

ΔU = – Cv dT

dove Cv è la capacità termica dell’ambiente come, nella fattispecie della bomba calorimetrica, l’acqua.

Variazione di entalpia

Per definizione di entalpia ΔH = ΔU + Δ(pV)

Per le fasi condensate Δ(pV)≈ 0 e assumendo che i gas si comportino da ideali si ha: ΔH = ΔU + RTΔngas essendo Δngas la variazione del numero di moli dei gas prodotti rispetto e quelle dei reagenti.

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Author: Chimicamo

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