La determinazione del calore di combustione dell'alcol può essere effettuata tramite l'utilizzo di un calorimetro.
L'idea di fondo può essere illustrata considerando l'equazione di bilancio per l'energia per un sistema chiuso. Poiché l'energia è una grandezza estensiva conservata, ne segue che l'energia liberata durante il processo di combustione viene completamente trasferita al calorimetro ove provocherà un riscaldamento.

La formula coinvolta è la seguente:

ΔE_Reazione = - k_CalorimetroΔT

Dove:

• ΔE_Reazione indica l'energia di combustione (ad esempio);
• ΔT sta per la variazione di temperatura (T_finale – T_iniziale) registrata nel calorimetro a seguito della reazione;
• k_Calorimetro sta per il calore specifico del calorimetro e rappresenta la quantità di energia necessaria per aumentare di 1,0 °C la temperatura del calorimetro. Questo termine deve essere determinato sperimentalmente. Nel caso di un calorimetro formato da un bicchiere di acqua, ad esempio, si ha:
  k_Calorimetro = m_acquac_p,acqua + m_vetroc_p,vetro

  Dove m sta per massa e c_p per calore specifico (per l'acqua a 20 °C e alla pressione di 1013 hPa (1 atm) c_p vale 4,19 Jg^-1K^-1 (mentre per il vetro c_p vale 0,847 Jg^-1K^-1).

Il segno meno rende conto del fatto che una reazione esotermica, per convenzione, ha una variazione di energia negativa. Nel caso in cui la reazione si svolge a pressione costante (è il caso, ad esempio, di reazioni che avvengono in recipienti aperti) la variazione di energia viene anche indicata con il termine di variazione di entalpia (ΔH). Il calorimetro dovrebbe quindi garantire, nel limite del possibile, che tutta l'energia liberata nel processo di combustione non vada dispersa nell'ambiente. A tele scopo esistono differenti soluzioni più o meno sofisticate a dipendenza del grado di accuratezza e precisione richiesti dalla misurazione nonché delle condizioni sperimentali (reazione a volume o pressione costante). Indipendentemente dal tipo di calorimetro scelto bisognerà procedere ad almeno due misurazioni:
1. Taratura del calorimetro (determinazione cioè del calore specifico del calorimetro: k_Calorimetro);
2. Determinazione del calore di combustione.
Per determinare la variazione di temperatura registrata nell'esperimento può essere utile utilizzare la tecnica detta del "Gangbeobachtung". Si rileva la temperatura del calorimetro durante tre distinte 1/2 fasi (Gang): prima, durante e dopo la reazione. Dai dati riportati su un grafico si può quindi risalire al valore di ΔT come illustrato nella figura riportata qui sotto (le aree A e B devono essere uguali):


Negli articoli riportati alla fine si descrivono alcuni metodi per la determinazione del calore di combustione e della taratura del calorimetro.

Nel caso non si disponesse di un calorimetro, ci si potrebbe arrangiare nel modo seguente (ovviamente i risultati ottenuti sono assai imprecisi). Si ponga in un bicchiere di vetro una massa nota di acqua (il sistema bicchiere ed acqua costituisce il nostro calorimetro, la cui capacità termica — kCalorimetro — può essere calcolata utilizzando la formula riportata sopra). Si riscaldi il bicchiere bruciando l'alcol in questione fino ad ottenere un aumento di temperatura di una decina di gradi (durante il processo rimestare lentamente l'acqua ed annotare la temperatura ad intervalli regolari). Si determini quindi la massa di alcol bruciata (ad esempio pesando prima e dopo l'esperimento) e la variazione di temperatura col metodo del "Gangbeobachtung" (vedi sopra).

Con la seguente formula si potrà quindi stimare il calore di combustione dell'alcol (prestare attenzione alle unità di misura):


Bibliografia

• F. Bukatsch et al., Experimentelle Schulchemie — Physikalische Chemie I — Band 4/1, Aulis Verlag, Köln, 1972 pp 211-223
• I.Melle W.Jansen, Einfaches Kalorimeter zur Bestimmung der Verbrennungsenthalpie von Kohlenstoff, Praxis der Naturwissenschaft Chemie, 2/42 1993 pp. 20-22