Calorimetro delle mescolanze

Il calorimetro delle mescolanze (o calorimetro di Regnault) è uno strumento calorimetrico, in grado di misurare scambi di calore tra sostanze e nei vari passaggi di stato.

Esso è costituito da un recipiente a pareti adiabatiche e a bassa conducibilità termica in modo da minimizzare la quantità di calore disperdibile, che si può chiudere per mezzo di un tappo. In accoppiamento si pone un termometro (spesso a mercurio) per la misura delle differenze di temperatura, in contatto termico con l'interno, e un agitatore.

Per le misure delle quantità di calore è necessario tenere conto della capacità termica del calorimetro, del termometro e dell'agitatore. Esso non può essere considerato un sistema chiuso: inevitabilmente si hanno perdite di calore con l'esterno, anche sotto forma di vapore. La quantità di calore che scambia segue la legge di conduzione del calore:

dQ=k\cdot (T(t)-T_{a})\cdot dt

dove k è una costante di conducibilità termica delle pareti del calorimetro che tiene conto di tutti gli effetti di conduzione. Ne segue che la temperatura entro il calorimetro, sapendo che $dQ=C\cdot dT$ è la quantità di calore che assorbe l'ambiente uguale a quella dispersa dal calorimetro, si ottiene per integrazione per separazione di variabili:

{\frac {T_{a}-T(t)}{T_{a}-T(0)}}=e^{-{\frac {t}{\tau }}}

dove $\tau ={\frac {C}{K}}$ è la costante di tempo del calorimetro, ci dice che il calorimetro arriva all'equilibrio termico con legge esponenziale. In base a quanto vale $\tau$ si deve tenere conto delle perdite del calorimetro. Per piccoli intervalli di tempo rispetto a $\tau$ si può approssimare la precedente:

T(t)\cong T(0)+(T_{a}-T(0))\cdot {\frac {t}{\tau }}