Kalorimetri

Kalorimetri mittaa aineen lämpötilan muutosta

Mikä on kalorimetri?

Hän kalorimetri Se on laite, joka mittaa aineen määrän lämpötilan muutosta (yleensä vesi). Toisin sanoen kalorimetri mittaa lämpöä, jonka runko vastaanottaa tai toimittaa.

Laboratoriossa yksinkertaisin kalorimetri, jota löytyy. Sitä käytetään mittaamaan vakiopainereaktiossa absorboituneen tai vapautuvan lämpöä vesiliuoksessa. 

Eksotermisessä reaktiossa syntyvän lämmön määrä voidaan laskea kalorimetrin lämpötilan noususta ja vesiliuoksesta:

Reaktiossa esiintyvä lämpömäärä = lämmön määrä, joka imee kalorimetrin + lämmön määrän, joka absorboi liuosta

Kalorimetrin absorboivan lämmön määrää kutsutaan kalorimetriksi kalorikapasiteetiksi. Tämä määritetään tarjoamalla tunnettu määrä lämpöä kalorimetrille tietyllä vesimassalla. Sitten lämpötilan nousu kalorimetrissä ja sen sisältämä liuos mitataan.

Näillä tiedoilla ja veden erityisen lämmön käyttö (4,18 j/g. ° C), kalorimetrin kalorikapasiteetti voidaan laskea. Tämä kapasiteetti nimitetään myös kalorimetrin vakiona.

Kalorimetrin osat

Kemian opetuslaboratorioiden eniten käytetty kalorimetri on kalorimetri, nimeltään kahvisäiliö. Se koostuu dekantterilasiin tai sen sijaan valkoisesta korkkisäiliöstä, jolla on tiettyjä eristysominaisuuksia. Tämän säiliön sisällä vesiliuos asetetaan rungon kanssa, joka tuottaa tai absorboi lämpöä.

Astian yläosaan asetetaan eristävä materiaali, jossa on kaksi reikää. Yhdessä lämpömittari otetaan käyttöön lämpötilan muutosten mittaamiseksi, ja toisessa agitaattori, mieluiten lasi, joka täyttää vesiliuoksen pitoisuuden liikuttamisen toiminnon.

Kalorimetrityypit ja sen ominaisuudet

Lasi kahvia

Se on sellainen, jota käytetään eksotermisellä reaktiolla vapautuvan lämmön määrittämisessä, ja lämpö absorboitua endotermisessä reaktiossa.

Voi palvella sinua: Benchilo -bentsoaatti

Lisäksi sitä voidaan käyttää määrittämään kehon spesifinen lämpö; toisin sanoen lämmön määrä, joka gramman aineen on absorboitava, jotta lämpötila nostaisi lämpötilaa Celsius -asteeseen.  

Kalorimetrinen pumppu

Se on laite, jossa vakiotilavuudella tapahtuvassa reaktiossa esiintyvä lämmön määrä mitataan.

Reaktio tapahtuu kestävässä teräsastiassa (pumppu), joka on upotettu suureen määrään vettä. Tämä tekee veden lämpötilan muutoksista pieniksi. Siksi oletetaan, että reaktioon liittyvät muutokset mitataan vakiotilavuudella ja lämpötilassa.

Tämä osoittaa, että työtä ei tehdä, kun reaktio suoritetaan kalorimetrisessä pumpussa.

Reaktio alkaa sähkön syöttämisestä pumppuun kytkettyjen kaapeleiden kautta.

Adiabaattinen kalorimetri

Sille on ominaista, että sillä on eristävä rakenne, jota kutsutaan kilpiin. Kilpi on solun ympärillä, jossa lämpö ja lämpötilan muutokset tapahtuvat. Se on kytketty myös elektroniseen järjestelmään, joka ylläpitää lämpötilansa hyvin lähellä solua, lämmönsiirron välttämiseksi.

Adiabaattisessa kalorimetrissä minimoidaan kalorimetrin ja sen ympäristön välinen lämpötilaero; samoin kuin lämmönsiirtokerroin ja lämmönvaihtoaika.

Sen osat ovat seuraavat:

- Solu (tai säiliö), joka on integroitu eristysjärjestelmään, jonka avulla lämpöhäviön välttäminen.

- Lämpömittari lämpötilan muutoksen mittaamiseksi.

- Lämmitin, joka on kytketty hallittavissa olevaan sähköjännitteen lähteeseen.

- Ja jo mainittu kilpi.

Tämän tyyppisissä kalorimetrissä voidaan määrittää ominaisuudet, kuten entropia, debye -lämpötila ja elektroninen tilan tiheys.

Voi palvella sinua: termodynaamiset prosessit

Isoperibolinen kalorimetri

Se on laite, jossa reaktiokenno ja pumppu upotetaan takin nimiseen rakenteeseen. Tässä tapauksessa takki koostuu vedestä, jota pidetään vakiossa lämpötilassa.

Solun lämpötila ja pumpun nousu, kun lämpö vapautuu palamisprosessin aikana; Mutta vesitakin lämpötila ylläpidetään kiinteässä lämpötilassa.

Mikroprosessori hallitsee solun ja takin lämpötilaa, mikä tekee tarvittavat korjauskorjaukset poistumistiloista, jotka johtuvat kahden lämpötilan eroista.

Näitä korjauksia sovelletaan jatkuvasti ja lopullisella korjauksella mittauksiin ennen testiä ja sen jälkeen.

Virtauskalorimetri

Calientarin kehittämää on laite, jolla kaasu on astiassa vakiona nopeuteen. Lämpöä lisäämällä nesteen lämpötilan nousu mitataan.

Virtauskalorimetrille on ominaista:

- Tarkka mittaus vakiovirtauksen nopeudesta.

- Nesteeseen tuodun lämmön määrän tarkka mittaus lämmittimen läpi.

- Energian pääsyn aiheuttaman kaasun lämpötilan nousun tarkka mittaus

- Suunnittelu kaasun kapasiteetin mittaamiseksi paineen alla.

Kalorimetriakalorimetri differentiaalisella skannauksella

Sille on ominaista, että sillä on kaksi astiaa: toisessa tutkittava näyte sijoitetaan, kun taas toinen pysyy tyhjänä tai vertailumateriaalia käytetään.

Kaksi astiaa lämmitetään jatkuvaan energianopeuteen kahdella riippumattomalla lämmittimellä. Kun kahden astian lämmin -UP alkaa, tietokone kuvaa lämmön virtauseron lämmittimestä lämpötilaa vasten, mikä pystyy määrittämään lämpövirtauksen.

Lisäksi lämpötilan vaihtelu voidaan määrittää ajasta riippuen; Ja lopuksi, kalorikaapasiteetti.

Se voi palvella sinua: puoliksi kehitetty kaava: Mikä on ja esimerkkejä (metaani, propaani, butaani ...)

Kalorimetrin sovellukset

Fysikaalisissa

- Peruskalorimetrit, lasillinen kahvia, salli niiden lämmön määrän mittaaminen, jonka runko antaa tai imee. Niissä voit selvittää, onko reaktio eksoterminen vai endoterminen. Lisäksi kehon ominaislämpö voidaan määrittää.

- Adiabaattisen kalorimetrin kanssa on ollut mahdollista määrittää kemiallisen prosessin entropia ja elektroninen tilan tiheys.

Biologisissa järjestelmissä

- Mikrokalorimetrejä käytetään tutkimaan biologisia järjestelmiä, jotka sisältävät molekyylien välisiä vuorovaikutuksia, samoin kuin molekyylien konformaatiomuutoksia; Esimerkiksi molekyylin näytöllä. Linja sisältää sekä differentiaalisen lakaisun että isotermisen asteen.

- Mikrokalorimetriä käytetään pienten, bioterapeuttisten ja rokottimolekyylien kehittämisessä.

Happipumpun kalorimetri ja kaloriteho

Happipumpun kalorimetrissä esiintyy lukuisten aineiden palaminen, kykenevä määrittämään sen kaloriteho. Tätä kalorimetriä käyttävien aineiden joukossa ovat: hiili ja koksi; syötävät öljyt, sekä raskaita että kevyitä; bensiini ja kaikki moottoripolttoaineet.

Myös ilma -alusreaktorien polttoainetyypit; Polttoainejätteen ja jätteiden eliminointi; elintarvikkeet ja lisäravinteet ihmisen ravitsemukselle; Ruokahastot ja lisäravinteet eläinrehulle; Rakennusmateriaalit; Rakettien ja potkurien polttoaineita.

Samoin kaloriteho on määritetty kalorimetrialla palavien materiaalien termodynaamisissa tutkimuksissa; Ekologian energiatasapainotutkimuksessa; räjähteissä ja lämpöjauheissa sekä termodynaamisten perusmenetelmien opettamisessa.

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemia. (8. ed.-A. Cengage -oppiminen.
2. González J., Cortés l. & Sánchez a. (S.F.-A. Adiabaattinen kalorimetria ja sen sovellukset. Toipunut: Cenam.MX
3. Wikipedia (2018). Kalorimetri. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
4. Helmestine, Anne Marie, PH.D -d. (2018). Calimerin määritelmä kemiassa. Toipunut: Admingco.com
5. Gillespie, Claire. (2018). Kuinka kalorimetri toimii? Tiede. Toipunut: tiedekunnasta.com