O que é um calorímetro?

Um calorímetro é um equipamento usado para determinar o calor específico (c) de cada substância. O calor específico, por sua vez, é a quantidade de calor que se deve fornecer a 1,0 g de determinada substância para que a sua temperatura se eleve em 1,0 ºC.

Cada material possui um calor específico diferente, por exemplo, quando estamos na praia, notamos que a areia fica bem mais quente que a água do mar. Isso ocorre porque o calor específico da água é maior que o da areia, ou seja, a água precisa receber bem mais calor do que a areia para que sua temperatura aumente em 1,0 ºC.

Na tabela abaixo, temos valores de calor específico para algumas substâncias:

Por meio do calorímetro é possível medir experimentalmente os valores do calor liberado ou absorvido por determinado material nas reações químicas. A energia liberada aquece determinada quantidade de água, tornando possível a medição da variação da temperatura para, com isso, calcular a quantidade de calor.

O primeiro calorímetro inventado foi feito por Lavoisier e Laplace, em que eles consideravam um fenômeno ocorrendo dentro de uma esfera de gelo a zero grau e que era derretida pelo calor desenvolvido e que não podia se dissipar. Eles mediam a quantidade de água formada e tinham a medida do calor desprendido no processo.

À esquerda, calorímetro de Lavoisier na coleção de instrumentos históricos do Instituto de Educação Secundária Jorge Manrique em Palência, Espanha^[1]

Com o tempo, outros calorímetros mais modernos e precisos foram criados. O calorímetro de água ou calorímetro bomba é muito utilizado para medir a quantidade de calor liberada na combustão de uma amostra de um alimento, ou seja, o poder calórico dos alimentos.

Basicamente, seu funcionamento é o seguinte: uma amostra do alimento é colocada em uma câmara de combustão que contém oxigênio e que fica mergulhada em um frasco de aço contendo água. Lembrando que o calorímetro é revestido por um material isolante, para evitar que ocorram perdas de calor com o meio.

Então, uma descarga elétrica provoca a queima da amostra e um termômetro mede a temperatura inicial da água (cujos valores da massa e do calor específico são conhecidos) e a temperatura final. Com isso, calcula-se a variação da temperatura (∆t) e descobre-se o calor liberado por meio da seguinte fórmula:

Em que:

Q = calor cedido ou absorvido pela água;
m = massa da água;
c = calor específico da água, que é igual a 1,0 cal/g . °C ou 4,18 J/g . °C;
∆t = variação da temperatura sofrida pela água, que é dada pela diminuição da temperatura final pela inicial (t_f – t_i).

Por exemplo, digamos que colocamos 1,0 g de açúcar na câmara de combustão e usemos 1000 g de água que está em uma temperatura inicial de 20ºC. Depois da combustão da amostra de açúcar, a temperatura da água passou para 24ºC, ou seja, a variação da temperatura foi de 4,0 ºC.

Usando a fórmula descrita, chegamos ao valor energético do açúcar:

* Crédito editorial:

[1] Gustavocarra/ Wikipédia Commons
[2]  Lisdavid89 /Wikipédia Commons