Una reazione chimica avviene all’interno di Sistemi aperti, chiusi, isolati.

L’effetto di una reazione chimica è la creazione di nuovi legami chimici e uno scambio di calore tra sistema e ambiente.

Solitamente avviene la liberazione di energia e l’energia liberata si chiama Calore di reazione Q.

Q = m x c x delta T

Il calore liberato è dato dalla massa del campione in grammi, il calore specifico del campione ( J / °C x grammi) e la differenza di temperatura in °Kelvin prima della reazione e dopo la reazione.

La quantità di calore scambiata, a parità di massa, dipende solo dal salto di temperatura ottenuto, cioè il delta T.

Esercizio sul calore di reazione

A seguito di una reazione chimica 100 grammi di acqua sono passati da 24°C a 25°C, sapendo che il calore specifico dell’acqua a 25°C a 1 atm è 4,186 J/(g x °C), calcola la differenza di calore

Q = m x c x delta T = 100 x 4,186 x (24-25) = – 418,6

Se il sistema libera calore, quindi reazione esotermica, Q sarà negativo, i prodotti hanno una energia chimica minore dei reagenti, l’energia in meno è il calore.

Se il sistema assorbe calore dall’ambiente, quindi reazione endotermica, Q sarà positivo, viceversa per il resto.

Calcolo l’energia necessaria per portare innalzare la temperatura di un blocco di ghiaccio:

Prendo un blocco di 2 kg di ghiaccio e lo metto in piscina, il blocco si scioglie. Da chi prende il calore ? Prende il calore, cioè energia, dall’acqua della piscina.

Nell’esercizio 2 kg di ghiaccio hanno una temperatura di -30°C, mentre l’acqua della piscina ha una temperatura di +20°C.

Q1) Bisogna calcolare il passaggio del ghiaccio da -30° a 0°C, perciò si usa il Cs (calore specifico) del ghiaccio: 2.200 J/K, Q1= m x Cs ghiaccio x (Tfus – Tiniz) = 2 x 2200 x (0- -30) = 132.000 J (in azzurro).

Q2) Poi calcolare il calore latente dei 2 kg di ghiaccio per sciogliersi completamente, perciò si usa landa (calore latente di fusione) del ghiaccio: 334.000 J/kg, Q2 = 2 X 334.000 = 668.000 J (in rosso).

Q3) Infine il calore per portare i 2 kg di acqua appena sciolta da 0 a 20°C, perciò si usa il Cs (calore specifico) dell’acqua: 4.186 J/K, Q3= m x Cs acqua X (Tfin – Tfus) = 2 x 4186 x (20 – 0) = 167.440 J (in arancione).

Il calore totale è Q tot = Q1 + Q2 + Q3 = 132.000 + 668.000 + 167.440 =

Quindi il calore di reazione Q = 967.440 J

Il calore totale 967.440 J è l’energia sottratta alla piscina.

Calore specifico Entalpia ed Entropia