Determinazione del calore di combustione

Determinazione del calore di combustione del saccarosio mediante bomba di Mahler

Strumentazione

La bomba di Mahler è un calorimetro a volume costante impiegato per la determinazione dei calori di combustione e, più in generale, per lo studio di processi in cui almeno uno dei reagenti è un gas. La bomba costituisce la cella calorimetrica ed è alloggiata in un recipiente contenente il liquido calorimetrico (generalmente acqua) in cui sono posti un agitatore che assicura un più rapido raggiungimento dell'equilibrio termico tra la cella ed il bagno calorimetrico e la sonda di temperatura.

La bomba di Mahler è costituita da un cilindro di acciaio a pareti spesse munito di coperchio a vite a tenuta, adatto a sopportare pressioni elevate. Sul coperchio sono poste due valvole impiegate rispettivamente per l'immissione di gas e per lo sfiato, nonché i contatti elettrici che vengono impiegati per il dispositivo di innesco. All'interno della bomba è posto un crogiolo di quarzo nel quale viene collocato il campione.

Nei processi di combustione l'innesco avviene mediante un filo fusibile che brucia completamente, in atmosfera satura di ossigeno, quando è attraversato da una corrente elettrica opportuna. I campioni solidi sono introdotti sotto forma di pasticca ottenuta mediante pressatura della polvere. In questo caso si fa in modo che un tratto del filo fusibile impiegato per l'innesco venga inglobato nella pasticca stessa all'atto della pressatura. I due estremi del filo d’innesco sono collegati a due morsetti presenti all'interno della bomba, che sono elettricamente collegati a due boccole presenti sul coperchio della bomba stessa.

Procedura

Innanzitutto, abbiamo prelevato un volume noto di acqua (due matracci portati a volume) con cui abbiamo riempito il bagno calorimetrico. Abbiamo misurato 22 cm di filo di innesco che abbiamo anche pesato, per determinare l'entalpia di combustione e ridurre l'errore commesso durante la misurazione del calore di combustione.

Successivamente, abbiamo preso il nostro composto standard, acido benzoico ridotto in polvere, e ne abbiamo pesato 0,5027 g. Abbiamo creato una pasticca, mediante pressatura, cercando di inglobare nella pasticca stessa un’ansa di filo di innesco. Pesando accuratamente la pasticca, e sottraendo la massa del filo, abbiamo ricavato la quantità esatta di sostanza che si sottopone a combustione.

Prima di collegare il campione alla bomba di Mahler, abbiamo strofinato con carta abrasiva la parte di filo che andrà a contatto con i morsetti, togliendo lo strato isolante che ricopriva il filo.