The kalorimetr je zařízení používané k měření změny teploty množství látky (obvykle vody) známého specifického tepla. Tato změna teploty je způsobena teplem absorbovaným nebo uvolněným ve studovaném procesu; chemická, pokud se jedná o reakci, nebo fyzická, pokud se skládá ze změny fáze nebo stavu.
V laboratoři je nejjednodušší kalorimetr, jaký lze najít, ze sklenice na kávu. Používá se k měření tepla absorbovaného nebo uvolněného při reakci za stálého tlaku ve vodném roztoku. Reakce jsou vybírány tak, aby nedocházelo k zásahům činidel nebo plynných produktů.
Množství tepla uvolněného při reakci = množství tepla absorbovaného kalorimetrem + množství tepla absorbovaného roztokem
Množství tepla absorbovaného kalorimetrem se nazývá kalorimetrová kapacita kalorimetru. To je určeno dodáním známého množství tepla do kalorimetru s daným množstvím vody. Poté zvýšení teploty kalorimetru a roztoku obsahujícího.
S těmito údaji a využitím měrného tepla vody (4,18 J / g.ºC) lze vypočítat kalorickou kapacitu kalorimetru. Tato kapacita se také nazývá konstanta kalorimetru.
Na druhé straně se teplo získané vodným roztokem rovná m · ce · Δt. Ve vzorci m = hmotnost vody, ce = měrné teplo vody a Δt = kolísání teploty. S tímto vědomím můžete vypočítat množství tepla uvolněného exotermickou reakcí.
Rejstřík článků
V roce 1780 použil francouzský chemik A. L. Lavoisier, považovaný za jednoho z otců chemie, morče k měření produkce tepla jeho dýcháním.
Jak? Používání zařízení podobného kalorimetru. Teplo produkované morčaty bylo prokázáno roztavením sněhu, který obklopil zařízení.
Výzkumníci A. L Lavoisier (1743-1794) a P. S. Laplace (1749-1827) navrhli kalorimetr, který se používal k měření měrného tepla těla metodou tání ledu.
Kalorimetr sestával z válcového, lakovaného plechového kalíšku, neseného stativem a vnitřně zakončeného nálevkou. Uvnitř bylo umístěno další sklo, podobné předchozímu, s trubičkou, která procházela přes vnější komoru a byla opatřena klíčem. Uvnitř druhé sklenice byla mřížka.
Na tuto mřížku byla umístěna bytost nebo předmět, jehož specifické teplo mělo být určeno. Led byl umístěn uvnitř soustředných brýlí, jako v koši.
Teplo produkované tělem bylo absorbováno ledem, což způsobilo jeho roztavení. A kapalný vodní produkt z tání ledu byl sbírán a otevíral vnitřní skleněný faucet.
A konečně, voda zvážila, hmotnost roztaveného ledu byla známa.
Nejpoužívanějším kalorimetrem ve výukových laboratořích chemie je tzv. Kalorimetr na šálky na kávu. Tento kalorimetr se skládá z kádinky nebo místo toho z nádoby s anime materiálem, který má určité izolační vlastnosti. Uvnitř této nádoby je vodný roztok umístěn s tělem, které bude produkovat nebo absorbovat teplo.
Na horní část nádoby je umístěno víko z izolačního materiálu se dvěma otvory. Do jednoho je vložen teploměr pro měření teplotních změn a do druhého míchadlo, přednostně vyrobené ze skleněného materiálu, které plní funkci pohybu obsahu vodného roztoku..
Obrázek ukazuje části bombového kalorimetru; Je však vidět, že má teploměr a míchadlo, společné prvky v několika kalorimetrech.
Je to ten, který se používá ke stanovení tepla uvolněného exotermickou reakcí a tepla absorbovaného endotermickou reakcí..
Dále jej lze použít při určování měrného tepla těla; to znamená množství tepla, které musí gram látky absorbovat, aby se zvýšila jeho teplota o jeden stupeň Celsia. .
Jedná se o zařízení, ve kterém se měří množství tepla, které se vydává nebo absorbuje při reakci, ke které dochází při stálém objemu.
Reakce probíhá v robustní ocelové nádobě (čerpadlo), která je ponořena do velkého objemu vody. To udržuje malé změny teploty vody. Proto se předpokládá, že změny spojené s reakcí se měří při konstantním objemu a teplotě..
Výše uvedené naznačuje, že se neprovádí žádná práce, když se reakce provádí v bombovém kalorimetru.
Reakce začíná dodávkou elektřiny prostřednictvím kabelů připojených k čerpadlu.
Vyznačuje se izolační strukturou zvanou štít. Štít je umístěn kolem buňky, kde dochází ke změnám tepla a teploty. Podobně je připojen k elektronickému systému, který udržuje teplotu velmi blízkou teplotě článku, aby nedocházelo k přenosu tepla..
V adiabatickém kalorimetru je teplotní rozdíl mezi kalorimetrem a jeho okolím minimalizován; stejně jako minimalizace součinitele prostupu tepla a doby pro výměnu tepla.
Jeho části se skládají z následujících:
-Buňka (nebo kontejner) integrovaná do izolačního systému, pomocí které se snaží zabránit tepelným ztrátám.
-Teploměr pro měření změn teploty.
-Ohřívač, připojený k regulovatelnému zdroji elektrického napětí.
-A štít, již zmíněný.
U tohoto typu kalorimetru lze určit vlastnosti, jako je entropie, Debyeova teplota a stavová hustota elektronů..
Jedná se o zařízení, ve kterém jsou reakční cela a čerpadlo ponořeny do struktury zvané plášť. V tomto případě se takzvaný plášť skládá z vody udržované na konstantní teplotě.
Teploty článků a čerpadel stoupají s uvolňováním tepla během procesu spalování; ale teplota pláště vody se udržuje na stálé teplotě.
Mikroprocesor řídí teplotu článku a pláště a provádí nezbytné korekce únikového tepla, které je výsledkem rozdílů mezi těmito dvěma teplotami..
Tyto opravy se aplikují průběžně as konečnou opravou na základě měření před a po zkoušce..
Vyvinutý společností Caliendar má zařízení pro pohyb plynu v kontejneru konstantní rychlostí. Přidáním tepla se měří zvýšení teploty v kapalině.
Průtokový kalorimetr se vyznačuje:
- Přesné měření rychlosti konstantního průtoku.
- Přesné měření množství tepla přiváděného do kapaliny ohřívačem.
- Přesné měření zvýšení teploty v plynu způsobené vstupem energie
- Návrh pro měření kapacity plynu pod tlakem.
Vyznačuje se tím, že má dva kontejnery: do jednoho se umístí studovaný vzorek, zatímco druhý se ponechá prázdný nebo se použije referenční materiál..
Obě nádoby jsou ohřívány konstantní rychlostí energie pomocí dvou nezávislých ohřívačů. Když se obě nádoby začnou zahřívat, počítač zakreslí rozdíl v tepelném toku z ohřívačů proti teplotě, což umožní určit tepelný tok..
Dále lze určit variaci teploty jako funkci času; a nakonec kalorická kapacita.
-Základní kalorimetry, typ šálku kávy, umožňují měřit množství tepla, které tělo vydává nebo absorbuje. U nich je možné určit, zda je reakce exotermická nebo endotermická. Kromě toho lze určit měrné teplo těla.
-S adiabatickým kalorimetrem bylo možné určit entropii chemického procesu a elektronovou hustotu stavu.
-Mikrokalorimetry se používají ke studiu biologických systémů, které zahrnují interakce mezi molekulami, jakož i molekulární konformační změny, ke kterým dochází; například při vývoji molekuly. Linka zahrnuje jak diferenciální rozmítání, tak izotermickou titraci.
-Mikrokalorimetr se používá při vývoji léčiv s malými molekulami, bioterapeutik a vakcín.
V kalorimetru s kyslíkovou bombou dochází ke spalování mnoha látek a lze určit jeho kalorickou hodnotu. Mezi látky studované pomocí tohoto kalorimetru patří: uhlí a koks; jedlé oleje, těžké i lehké; benzín a všechna motorová paliva.
Stejně jako typy paliv pro letecké reaktory; palivový odpad a likvidace odpadu; potravinové výrobky a doplňky pro lidskou výživu; pícniny a doplňky pro krmení zvířat; Konstrukční materiály; raketová paliva a pohonné hmoty.
Podobně byla kalorická síla určena kalorimetrií v termodynamických studiích hořlavých materiálů; při studiu energetické bilance v ekologii; ve výbušninách a tepelných prášcích a ve výuce základních termodynamických metod.
Zatím žádné komentáře