Kalorimeter

Kalorimeter meri temperaturno spremembo snovi

Kaj je kalorimeter?

On kalorimeter To je naprava, ki meri temperaturno spremembo količine snovi (običajno voda). Z drugimi besedami, kalorimeter meri količino toplote, ki jo telo prejme ali dobavi.

V laboratoriju je najpreprostejši kalorimeter, ki ga najdemo. Uporablja se za merjenje absorbirane toplote ali sproščanja v reakciji s konstantnim tlakom v vodni raztopini. 

V eksotermični reakciji lahko količino toplote, ki se pojavi, izračunamo iz zvišanja temperature kalorimetra in vodne raztopine:

Količina toplote, ki se pojavi v reakciji = količina toplote, ki absorbira kalorimeter + količino toplote, ki absorbira raztopino

Količina toplote, ki absorbira kalorimeter, se imenuje kalorična sposobnost kalorimetra. To je določeno z zagotavljanjem znane količine toplote kalorimetra z določeno maso vode. Nato se meri zvišanje temperature kalorimetra in raztopino, ki jo vsebuje.

S temi podatki in uporabo specifične toplote vode (4.18 J/G. ° C) lahko izračunamo kalorično sposobnost kalorimetra. Ta zmogljivost je imenovana tudi konstanta kalorimetra.

Deli kalorimetra

Najbolj uporabljen kalorimeter v učnih laboratorijih za kemijo je kalorimeter, imenovan kavna posoda. Sestavljen je iz čaše ali namesto tega iz belega plute posode, ki ima določene izolacijske lastnosti. Znotraj te posode je vodna raztopina nameščena s telesom, ki bo proizvedlo ali absorbiralo toploto.

V zgornjem delu posode je nameščen pokrov izolacijskega materiala z dvema luknjama. V enem se uvede termometer za merjenje temperaturnih sprememb, v drugem pa agitator, po možnosti steklo, ki izpolnjuje funkcijo premika vsebnosti vodne raztopine.

Vrste kalorimetra in njegove značilnosti

Kozarec kave

To je tisti, ki se uporablja pri določanju toplote, ki jo sprošča eksotermična reakcija, in toplota, absorbirana v endotermični reakciji.

Vam lahko služi: benchilo benzoate

Poleg tega se lahko uporabi pri določanju specifične toplote telesa; to pomeni količino toplote, ki jo mora gram snovi absorbirati, da dvigne svojo temperaturo do Celzijeve stopnje.  

Kalorimetrična črpalka

To je naprava, v kateri se meri ali absorbira količina toplote, ki se izmeri pri reakciji, ki se pojavi pri konstantni volumnu.

Reakcija poteka v odporni jekleni posodi (črpalka), ki je potopljena v veliko količino vode. Zaradi tega se temperature vode majhne. Zato se domneva, da se spremembe, povezane z reakcijo, merijo pri konstantni volumnu in temperaturi.

To kaže, da delo ni opravljeno, ko se reakcija izvede v kalorimetrični črpalki.

Reakcija se začne z dovajanjem električne energije skozi kable, povezane s črpalko.

Adiabatski kalorimeter

Zanj je značilno, da ima izolacijsko strukturo, imenovano ščit. Ščit je okoli celice, kjer pride do toplote in temperaturnih sprememb. Povezan je tudi z elektronskim sistemom, ki ohranja svojo temperaturo zelo blizu temperature celice, da se izogne ​​prenosu toplote.

V adiabatskem kalorimetru je temperaturna razlika med kalorimetrom in okolico zmanjšana; kot tudi koeficient prenosa toplote in čas za izmenjavo toplote.

Njeni deli so naslednji:

- Celica (ali vsebnik), vgrajena v izolacijski sistem, s katerim se izogiba izgubi toplote.

- Termometer za merjenje temperaturnih sprememb.

- Grelec, priključen na nadzorovan vir električne napetosti.

- In že omenjeni ščit.

Pri tej vrsti kalorimetra lahko določimo lastnosti, kot so entropija, temperatura Debye in gostota elektronskega stanja.

Vam lahko služi: termodinamični procesi

Izoperibolični kalorimeter

To je naprava, v kateri sta reakcijska celica in črpalka potopljena v strukturo, imenovano jakna. V tem primeru je jakna sestavljena iz vode, ki se vzdržuje pri konstantni temperaturi.

Temperatura celice in črpalke, ko se med postopkom zgorevanja sprošča toplota; Toda temperatura vodne jakne se vzdržuje pri fiksni temperaturi.

Mikroprocesor nadzoruje temperaturo celice in suknjiča, zaradi česar so potrebni popravki uhajanja pobega, kar je posledica razlik med obema temperaturama.

Ti popravki se uporabljajo neprekinjeno in s končnim popravkom na podlagi meritev pred in po preskusu.

Kalorimeter pretoka

Razvil Calientar, ima napravo za premikanje plina v posodi na konstantno hitrost. Pri dodajanju toplote se meri zvišanje temperature v tekočini.

Za kalorimeter toka je značilen:

- Natančno merjenje hitrosti stalnega pretoka.

- Natančno merjenje količine toplote, vnesene v tekočino, skozi grelnik.

- Natančno merjenje zvišanja temperature plina, ki ga povzroči vnos energije

- Zasnova za merjenje zmogljivosti plina pod pritiskom.

Kalorimetrija kalorimeter z diferencialnim skeniranjem

Zanj je značilno, da ima dva zabojnika: v enem je vzorec, ki ga je treba preučiti, drugi pa ostane prazen ali se uporablja referenčni material.

Oba zabojnika se segrevata na konstantno hitrost energije, s pomočjo dveh neodvisnih grelnikov. Ko se začne toplo od obeh zabojnikov, bo računalnik razlika v toplotnem toku od grelnika glede na temperaturo in tako lahko določila toplotni tok.

Poleg tega lahko spreminjanje temperature določimo glede na čas; In končno, kalorična zmogljivost.

Lahko vam služi: pol -razvita formula: kaj je in primeri (metan, propan, butan ...)

Uporaba kalorimetra

V fizikalnici

- Osnovni kalorimetri, kozarec kave, omogočajo merjenje količine toplote, ki jo telo odda ali absorbira. V njih lahko ugotovite, ali je reakcija eksotermična ali endotermična. Poleg tega je mogoče določiti specifično toploto telesa.

- Z adiabatskim kalorimetrom je bilo mogoče določiti entropijo kemičnega procesa in gostoto elektronskega stanja.

V bioloških sistemih

- Mikrokalorimetri se uporabljajo za preučevanje bioloških sistemov, ki vključujejo interakcije med molekulami, pa tudi molekularne konformacijske spremembe, ki se pojavijo; Na primer pri prikazu molekule. Linija vključuje tako diferencialno pometanje kot izotermalno stopnjo.

- Mikrokalorimeter se uporablja pri razvoju majhnih, bioterapevtskih in cepivih molekul.

Kisikova črpalka kalorimeter in kalorična moč

V kalorimetru kisikove črpalke se zgodi zgorevanje številnih snovi, ki lahko določi njegovo kalorično moč. Med snovmi, ki jih preučujemo z uporabo tega kalorimetra, so: premog in koks; užitna olja, tako težka kot lahka; bencin in vsa motorna goriva.

Tudi vrste goriv za letalske reaktorje; Odpravljanje gorivnih odpadkov in odpadkov; prehrambeni izdelki in dodatki za prehrano ljudi; krmne pridelke in dodatki za krmo živali; Gradbeni materiali; goriva za rakete in pogonska goriva.

Prav tako je bila kalorična moč določena s kalorimetrijo v termodinamičnih študijah gorljivih materialov; v študiji energetske bilance v ekologiji; v eksplozivih in toplotnih praškov ter pri poučevanju osnovnih termodinamičnih metod.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija. (8. izd.). Cengage učenje.
2. González J., Cortés l. & Sánchez a. (s.F.). Adiabatska kalorimetrija in njene aplikacije. Okreval od: cenam.mx
3. Wikipedia (2018). Kalorimeter. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
4. Čelada, Anne Marie, ph.D. (2018). Calimer Definicija v kemiji. Okreval od: Thoughtco.com
5. Gillespie, Claire. (2018). Kako deluje s kalorimetrom? Znanstvenik. Okrevano od: Znanstvenik.com