De kalorimeter är en anordning som används för att mäta temperaturförändringen hos en mängd substans (vanligtvis vatten) med känd specifik värme. Denna temperaturförändring beror på värmen som absorberas eller frigörs i processen som studeras; kemiskt om det är en reaktion, eller fysiskt om det består av en fas- eller tillståndsförändring.
I laboratoriet är den enklaste kalorimetern som finns i kaffeglaset. Den används för att mäta värmen som absorberas eller frigörs vid en reaktion vid konstant tryck, i vattenlösning. Reaktionerna väljs för att undvika ingripande av reagens eller gasformiga produkter.
Mängden värme som avges i reaktionen = mängden värme som absorberas av kalorimetern + mängden värme som absorberas av lösningen
Mängden värme som absorberas av kalorimetern kallas kalorimetern. Detta bestäms genom att tillföra en känd mängd värme till kalorimetern med en given vattenmassa. Därefter ökar temperaturen på kalorimetern och lösningen som innehåller.
Med dessa data och användningen av den specifika värmen på vatten (4,18 J / g.ºC) kan kalorimeternens kalorikapacitet beräknas. Denna kapacitet kallas också kalorimeterkonstanten.
Å andra sidan är värmen som erhålls av den vattenhaltiga lösningen lika med m ·ce · At. I formeln m = vattenmassa, ce = specifik vattenvärme och At = temperaturvariation. När du vet allt detta kan du sedan beräkna mängden värme som frigörs av den exoterma reaktionen.
Artikelindex
1780 använde A. L. Lavoisier, en fransk kemist, som ansågs vara en av kemiens fäder, en marsvin för att mäta värmeproduktionen genom andningen..
Hur? Använda en enhet som liknar en kalorimeter. Värmen som produceras av marsvinet framgår av smältningen av snön som omgav apparaten.
Forskare A. L Lavoisier (1743-1794) och P. S. Laplace (1749-1827) designade en kalorimeter som användes för att mäta kroppens specifika värme med metoden för att smälta is.
Kalorimetern bestod av en cylindrisk, lackerad tennkopp, uppburen av ett stativ och internt avslutad med en tratt. Inuti det placerades ett annat glas, liknande det föregående, med ett rör som korsade den yttre kammaren och som var försedd med en nyckel. Inuti det andra glaset fanns ett galler.
Varelsen eller objektet vars specifika värme skulle bestämmas placerades på detta rutnät. Is placerades inuti de koncentriska glasen, som i korgen.
Värmen som produceras av kroppen absorberades av isen och fick den att smälta. Och den flytande vattenprodukten från isens smältning samlades in och öppnade den inre glaskranen.
Och slutligen, vattnet vägde, var massan av den smälta isen känd.
Den mest använda kalorimetern i kemilärarlaboratorier är den så kallade kaffekoppskalorimetern. Denna kalorimeter består av en bägare, eller istället en behållare av anime-material som har vissa isolerande egenskaper. Inuti denna behållare placeras den vattenhaltiga lösningen med kroppen som ska producera eller absorbera värme.
Ett lock av isoleringsmaterial med två hål placeras på behållarens övre del. I den ena sätts en termometer in för att mäta temperaturförändringar och i den andra en omrörare, företrädesvis gjord av glasmaterial, som fullgör funktionen att flytta innehållet i den vattenhaltiga lösningen..
Bilden visar delarna av en bombkalorimeter; Det kan dock ses att den har termometern och omröraren, vanliga element i flera kalorimetrar.
Det är den som används för att bestämma värmen som frigörs av en exoterm reaktion och värmen som absorberas i en endoterm reaktion..
Dessutom kan den användas för att bestämma kroppens specifika värme; det vill säga mängden värme som ett gram av ämnet behöver absorbera för att höja temperaturen med en grad Celsius. .
Det är en anordning där mängden värme som avges eller absorberas i en reaktion som sker vid konstant volym mäts.
Reaktionen äger rum i en robust stålbehållare (pumpen), som är nedsänkt i en stor volym vatten. Detta håller vattentemperaturförändringarna små. Därför antas att förändringarna associerade med reaktionen mäts vid konstant volym och temperatur..
Ovanstående indikerar att inget arbete görs när en reaktion utförs i en bombkalorimeter.
Reaktionen börjar med att leverera elektricitet via kablar anslutna till pumpen.
Det kännetecknas av att ha en isolerande struktur som kallas en sköld. Skölden är placerad runt cellen där värme och temperatur förändras. På samma sätt är den ansluten till ett elektroniskt system som håller sin temperatur mycket nära cellens för att undvika värmeöverföring..
I en adiabatisk kalorimeter minimeras temperaturskillnaden mellan kalorimetern och dess omgivning; samt minimera värmeöverföringskoefficienten och tiden för värmeväxling.
Dess delar består av följande:
-Cellen (eller behållaren), integrerad i ett isoleringssystem med vilket den försöker undvika värmeförlust.
-Termometern, för att mäta temperaturförändringar.
-En värmare, ansluten till en styrbar spänningskälla.
-Och skölden, som redan nämnts.
I denna typ av kalorimeter kan egenskaper som entropi, Debye-temperatur och tillståndets elektrontäthet bestämmas..
Det är en anordning där reaktionscellen och pumpen är nedsänkta i en struktur som kallas en mantel. I det här fallet består den så kallade jackan av vatten, hålls vid en konstant temperatur.
Cell- och pumptemperaturen stiger när värme frigörs under förbränningsprocessen; men vattentätningens temperatur hålls vid en fast temperatur.
En mikroprocessor styr temperaturen på cellen och manteln, vilket gör de nödvändiga korrigeringarna för läckagevärmen som härrör från skillnaderna mellan de två temperaturerna..
Dessa korrigeringar tillämpas kontinuerligt och med en slutkorrigering, baserad på mätningar före och efter testet..
Utvecklad av Caliendar, har den en enhet för att flytta en gas i en container med konstant hastighet. Genom att tillsätta värme mäts temperaturökningen i vätskan.
Flödeskalorimetern kännetecknas av:
- En exakt mätning av hastigheten för konstant flöde.
- Noggrann mätning av mängden värme som tillförs vätskan genom en värmare.
- En noggrann mätning av temperaturökningen i gasen orsakad av energiintag
- En design för att mäta kapaciteten hos en gas under tryck.
Det kännetecknas av att ha två behållare: i en placeras provet som ska studeras, medan det andra hålls tomt eller ett referensmaterial används..
De två kärlen värms upp med en konstant energihastighet med hjälp av två oberoende värmare. När de två kärlen börjar värmas, kommer datorn att rita upp skillnaden i värmeflöde från värmarna mot temperaturen, vilket gör att värmeflödet kan bestämmas..
Vidare kan temperaturvariationen som en funktion av tiden bestämmas; och slutligen kalorikapaciteten.
-De grundläggande kalorimetrarna, typ av kaffekopp, gör det möjligt att mäta mängden värme som kroppen avger eller absorberar. I dem är det möjligt att avgöra om en reaktion är exoterm eller endoterm. Dessutom kan kroppens specifika värme bestämmas.
-Med den adiabatiska kalorimetern har det varit möjligt att bestämma entropin för en kemisk process och den elektroniska densiteten för tillståndet.
-Mikrokalorimetrar används för att studera biologiska system som inkluderar interaktioner mellan molekyler, liksom de molekylära konformationsförändringar som uppstår; till exempel i utvecklingen av en molekyl. Linjen inkluderar både differentiell svepning och isotermisk titrering.
-Mikrokalorimetern används vid utveckling av småmolekylära läkemedel, bioterapeutiska läkemedel och vacciner.
I syrebombkalorimetern sker förbränning av många ämnen och dess kalorivärde kan bestämmas. Bland de ämnen som studerats med denna kalorimeter är: kol och koks; ätliga oljor, både tunga och lätta; bensin och alla motorbränslen.
Samt typer av bränslen för flygreaktorer; bränsleavfall och avfallshantering; livsmedelsprodukter och kosttillskott för mänsklig näring; fodergrödor och kosttillskott för djurfoder; Byggmaterial; raketbränslen och drivmedel.
På samma sätt har kalorikraften bestämts av kalorimetri i termodynamiska studier av brännbara material; i studien av energibalans i ekologi; i sprängämnen och termiska pulver och undervisning i grundläggande termodynamiska metoder.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.