BOMBA DI MAHLER

1. BOMBA DI MAHLER Relazione a cura di Enrico Sattin

2. Notizie Generali Per dimostrare il 1° principio della termodinamica si può considerare la bomba di Mahler in cui in un sistema isolato si produce nuova energia per effetto di una reazione di combustione. Questo sistema termodinamico isolato, cioè mantiene l’energia interna costante, si configura come un recipiente dalle pareti metalliche dove si instaura una combustione. Tale reazione comporta la Liberazione di una quantità di energia chimica che si stima essere il 90% dell’energia utilizzabile. Per tale motivo gli scienziati stimano la combustione come il processo di conversione energetico più usato per trasformare l’energia chimica in calore.

3. Potere Calorifico A tale riguardo è opportuno ricordare che nella gestione dei combustibili si deve prestare attenzione alla loro potenzialità di produrre energia e che nel loro controllo si rivela fondamentale la determinazione del potere calorifero, ossia la quantità di calore che si libera nella combustione, intuitivamente delineabile in quella capacità di bruciare per cui tutti i combustibili producono energia e liberano calore nell’ambito di una reazione esotermica.

4. Descrizione Apparecchiatura La bomba è formata da un recipiente d’acciao a pareti robuste, ermeticamente chiuso, in cui è posta una capsula di porcellana contenente la sostanza in esame; la combustione viene innescata mediante una spiralina di ferro, che è a contatto con la sostanza: facendo passare corrente elettrica nella spiralina, questa si arroventa e brucia, provocando la rapida combustione del composto. Il calore della reazione viene assorbito da una quantità nota di H2O, in cui è immersa la bomba; conoscendo mediante taratura con una sostanza a potere calorifico noto, la quantità di calore che è stata assorbita, oltre che dall’H2O, anche dalle varie pareti dell’apparecchio si risale al calore di combustione o al potere calorifico.

5. Foto Esempio

6. Procedimento • Si pesano 0,5 g di alcol etilico (combustibile) e li si mettono dentro il becherino di quarzo della “bomba”; • si mette una spiralina di nichel/cromo, collegata alla resistenza, a contatto con la sostanza; • si immettono nella “bomba” 10 atm di ossigeno puro; • si immerge la “bomba” nei 2 l di acqua del contenitore termicamente isolato; • si misura la temperatura iniziale con il termometro; • si fa avvenire la combustione azionando la corrente elettrica; • si misura la temperatura finale del sistema; • con i dati ricavati, calcolare il potere calorifico dell’alcol etilico

7. CALCOLI • Q calorimetro = m H2O * C.s. H2O * delta T = 500 * 4,184 * 4 = 8368 J • Q acqua = m H2O * C.s. H2O * delta T = 2000 * 4,184 * 4 = 33472 J • Q tot = Q calor. + Q H2O = 8368 + 33472 = 41840 J • Moli alcol etilico = m / P.M. = 0,5 / 46 = 0,01087 moli • 0,01087 : 41840 = 1 : x x = Q combustione = 41840 * 1/0,01087 = 3849126,035 J 0,5 : Q tot = 1000 : x x = 8,368 * 10alla7

8. Conclusioni Esperienza condotta con maestrale diligenza dal perito Magosso, improvvisato meccanico nel chiudere ermeticamente con bulloni vari il recipiente; l’esperimento lo considero parzialmente riuscito in quanto non siamo stati in grado di operare con l’apparecchiatura in dotazione, con conseguente invenzione dei dati.