Calorimétrie : Mesure des Échanges Thermiques

Introduction à la Calorimétrie

• Calorimétrie : Technique mesurant les calories, c'est-à-dire les échanges thermiques.
• Permet d'accéder expérimentalement à :
  • ΔU (énergie interne)
  • ΔH (enthalpie) à pression constante.

Types de Calorimétrie

• Pression Constante : Variations de température renseignent sur des échanges thermiques à pression constante (des ΔH).
• Volume Constant : Variations de température renseignent sur des échanges à volume constant (des ΔU).

Notion de Bombe Calorimétrique

• Bombe Calorimétrique : Calorimètre qui fonctionne à volume constant.
  • Mesure des échanges thermiques à volume constant.
  • Utilisé pour mesurer les variations d'énergie interne.

Fonctionnement de la Bombe Calorimétrique

• Dispositif en acier indéformable, fermé hermétiquement.
• Réaction de combustion dans la bombe avec excès d'oxygène.
  • Exemple : Combustion du carbone pour former du CO2.
  • Réaction exothermique (variation d'énergie interne négative).

Mise à Feu

• Utilisation d'une résistance chauffante pour initier la réaction.
• Similaire à une allumette dans un mélange explosif.

Transfert d'Énergie

• Système : l'analyte X plus O2.
• Transfert d'énergie intégralement à l'eau environnante (bain d'eau).
  • L'énergie perdue par le système est gagnée par l'eau.
  • Mesurable par l'augmentation de température de l'eau.

Calcul de l'Énergie

• Quantité d'énergie transférée à l'eau :
  • Masse de l'eau × capacité thermique massique de l'eau (1 cal/g·K en calories).
• Mesure effectuée à l'aide d'un thermomètre.

Conclusion

• La réaction exothermique entraîne une augmentation de température de l'eau.
• Variation d'énergie dans l'eau (positive) est l'égalité au signe près au ΔU de la réaction.
• Importance de la conservation de l'énergie dans la mesure calorimétrique.