Kalorymetr

Kalorymetr mierzy zmianę temperatury substancji

Co to jest kalorymetr?

On kalorymetr Jest to urządzenie, które mierzy zmianę temperatury ilości substancji (zwykle woda). Innymi słowy, kalorymetr mierzy ilość ciepła, które ciało otrzymuje lub dostarcza.

W laboratorium najprostszym kalorymetrem, który można znaleźć, jest szklanka kawy. Służy do pomiaru ciepła wchłanianego lub uwalniania w reakcji stałej ciśnienia w roztworze wodnym. 

W reakcji egzotermicznej ilości wyłaniającego się ciepła można obliczyć na podstawie wzrostu temperatury kalorymetru i roztworu wodnego:

Ilość ciepła, które pojawia się w reakcji = ilość ciepła, które pochłania kalorymetr + ilość ciepła, które pochłania roztwór

Ilość ciepła pochłaniającego kalorymetr nazywa się pojemnością kaloryczną kalorymetru. Wynika to z zapewnienia znanej ilości ciepła do kalorymetru z pewną masą wody. Następnie mierzony jest wzrost temperatury w kalorymetrze i roztworze, który zawiera.

Z tymi danymi i zastosowaniem ciepła właściwego wody (4,18 J/g. ° C), można obliczyć pojemność kaloryczną kalorymetru. Ta pojemność jest również wyznaczona stała kalorymetru.

Części kalorymetru

Najczęściej używanym kalorymetrem w laboratoriach dydaktycznych jest kalorymetr zwany naczyniem kawowym. Składa się z zlewki lub zamiast tego białego pojemnika z korek, który ma pewne właściwości izolacyjne. W tym pojemniku roztwór wodny jest umieszczany z ciałem, który wytwarza lub pochłania ciepło.

W górnej części pojemnika umieszczono pokrywkę materiału izolacyjnego z dwoma otworami. W jednym z nich wprowadza się termometr do pomiaru zmian temperatury, aw drugiej mieszadła, najlepiej szkła, który spełnia funkcję poruszania zawartości roztworu wodnego.

Rodzaje kalorymetru i jego cechy

Szklanka kawy

Jest to taki, który jest stosowany w oznaczaniu ciepła uwalnianego przez reakcję egzotermiczną, a ciepło pochłaniane w reakcji endotermicznej.

Może ci służyć: Benchilo Benzoate

Ponadto można go zastosować do określania ciepła właściwego ciała; to znaczy ilość ciepła, której gram substancji musi wchłonąć, aby podnieść swoją temperaturę do stopnia Celsjusza.  

Pompa kalorymetryczna

Jest to urządzenie, w którym mierzona jest ilość ciepła, która wyłania się lub wchłania w reakcji zachodzącą przy stałej objętości.

Reakcja ma miejsce w odpornym pojemniku stalowym (pompa), który jest zanurzony w dużej objętości wody. To sprawia, że ​​temperatura wody zmiany jest małe. Dlatego zakłada się, że zmiany związane z reakcją są mierzone przy stałej objętości i temperaturze.

Wskazuje to, że praca nie jest wykonywana, gdy reakcja jest przeprowadzana w pompie kalorymetrycznej.

Reakcja zaczyna się od zasilania energii elektrycznej przez kable podłączone do pompy.

Kalorymetr adiabatyczny

Charakteryzuje się posiadaniem struktury izolacyjnej zwanej tarczą. Tarcza znajduje się wokół komórki, w której występują zmiany ciepła i temperatury. Jest również podłączony do układu elektronicznego, który utrzymuje swoją temperaturę bardzo blisko temperatury komórki, aby uniknąć przenoszenia ciepła.

W kalorymetrze adiabatycznym różnica temperatur między kalorymetrem i jego otoczeniem jest zminimalizowana; a także współczynnik transferu ciepła i czas wymiany ciepła.

Jego części są następujące:

- Komórka (lub pojemnik), zintegrowany z systemem izolacji, w którym chodzi o unikanie utraty ciepła.

- Termometr do pomiaru zmian temperatury.

- Grzejnik, podłączony do kontrolowanego źródła napięcia elektrycznego.

- I tarcza, już wspomniana.

W tego rodzaju kalorymetrze można określić właściwości, takie jak entropia, temperatura debye i gęstość stanu elektronicznego.

Może ci służyć: procesy termodynamiczne

Kalorymetr izoperiboliczny

Jest to urządzenie, w którym komórka reakcyjna i pompa są zanurzone w strukturze zwanej kurtką. W tym przypadku kurtka składa się z wody, utrzymywana w stałej temperaturze.

Temperatura ogniwa i wzrost pompy w miarę uwalniania ciepła podczas procesu spalania; Ale temperatura kurtki wodnej utrzymuje się w stałej temperaturze.

Mikroprocesor kontroluje temperaturę komórki i płaszczy, tworząc niezbędne korekty wycieku ucieczki, które wynikają z różnic między dwiema temperaturami.

Korekty te są stosowane w sposób ciągły i z końcową korektą, na podstawie pomiarów przed i po teście.

Kalorymetr przepływowy

Opracowany przez Calientar, ma urządzenie do przesuwania gazu w pojemniku do stałej prędkości. Podczas dodawania ciepła mierzony jest wzrost temperatury płynu.

Kalorymetr przepływowy charakteryzuje się:

- Dokładny pomiar prędkości stałego przepływu.

- Dokładny pomiar ilości ciepła wprowadzonego do płynu przez grzejnik.

- Dokładny pomiar wzrostu temperatury gazu spowodowanego wejściem na energię

- Projekt pomiaru pojemności gazu pod ciśnieniem.

Kalorymetria kalorymetr przez różnicowe skanowanie

Charakteryzuje się posiadaniem dwóch pojemników: w jednej próbce do badanej jest umieszczana, podczas gdy druga pozostaje pusta lub używany jest materiał odniesienia.

Dwa pojemniki są ogrzewane do stałej prędkości energii, za pomocą dwóch niezależnych grzejników. Kiedy rozpocznie się ciepły -po pojemnikach, komputer będzie wykazywać różnicę przepływu ciepła od grzejnika w stosunku do temperatury, w ten sposób będzie w stanie określić przepływ ciepła.

Ponadto zmienność temperatury można określić w zależności od czasu; I wreszcie pojemność kaloryczna.

Może ci służyć: formuła rozwiniętej na półprzestrzeni: co to jest i przykłady (metan, propan, butan ...)

Zastosowania kalorymetru

W fizykochemii

- Podstawowe kalorymetry, szklanka kawy, umożliwia pomiar ilości ciepła, które nadwozia wydziela lub wchłania. W nich możesz ustalić, czy reakcja jest egzotermiczna czy endotermiczna. Ponadto można określić ciepło właściwego ciała.

- Z adiabatycznym kalorymetrem możliwe było określenie entropii procesu chemicznego i gęstości stanu elektronicznego.

W systemach biologicznych

- Mikrokalorimetry są wykorzystywane do badania układów biologicznych, które obejmują interakcje między cząsteczkami, a także zachodzące zmiany konformacyjne molekularne; Na przykład na wyświetlaniu cząsteczki. Linia obejmuje zarówno różnicowe zamiatanie, jak i stopień izotermiczny.

- Mikrokalorymetr stosuje się w rozwoju małych, bioterapeutycznych i szczepionek leków.

Kalorymetr pompy tlenowej i moc kaloryczna

W kalorymetrze pompy tlenu występuje spalanie licznych substancji, w stanie określić jego moc kaloryczną. Wśród substancji badanych za pomocą tego kalorymetru są: węgiel i koks; oleje jadalne, zarówno ciężkie, jak i lekkie; benzyna i wszystkie paliwa silnikowe.

Również rodzaje paliw dla reaktorów samolotów; Eliminacja odpadów paliwowych i odpadów; produkty spożywcze i suplementy ds. Żywienia ludzi; plony i suplementy do pasz dla zwierząt; Materiały budowlane; paliwa do rakiet i paliwa.

Podobnie moc kalorii określono za pomocą kalorymetrii w badaniach termodynamicznych materiałów palnych; w badaniu bilansu energetycznego w ekologii; w materiałach wybuchowych i proszkach termicznych oraz w nauczaniu podstawowych metod termodynamicznych.

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. Chemia. (8 wyd.). Cengage Learning.
2. González J., Cortés l. & Sánchez a. (S.F.). Kalorymetria adiabatyczna i jej zastosowania. Odzyskany z: Cenam.MX
3. Wikipedia (2018). Kalorymetr. Źródło: w:.Wikipedia.org
4. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (2018). Definicja kalimera w chemii. Odzyskane z: Thoughtco.com
5. Gillespie, Claire. (2018). Jak działa przez kalorymetr? Naukowe. Odzyskane z: naukowe.com