Calorimetru - Biologie

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Antibiotice din bacterii

Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute

Busolă moleculară pentru alinierea celulelor

Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna

Democrația bibilicilor vultur

Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

calorimetru

Pentru a determina puterea calorifică fiziologică, a se vedea calorimetrul bombei. Puteți găsi calorimetre pentru determinarea energiei în fizica elementară a particulelor sub calorimetre (fizica particulelor).

A calorimetru (lat. calor,Căldura ‘) este un dispozitiv de măsurare (sau un aparat) pentru determinarea cantității de căldură care este eliberată sau absorbită în timpul proceselor fizice, chimice sau biologice. Cu ajutorul unui calorimetru, se poate determina și capacitatea specifică de căldură a unei substanțe. Se face distincția între calorimetre în funcție de modurile de funcționare, cum ar fi adiabatic sau izotermic sau în conformitate cu principiul de măsurare, cum ar fi compensarea puterii sau principiul conducerii căldurii. Procesul de măsurare în sine se numește calorimetrie. Hugo Junkers a înregistrat calorimetrul ca primul său brevet în iunie 1892. El însuși l-a folosit ca dispozitiv de măsurare pentru a determina puterea calorică a gazelor combustibile.

Se numesc calorimetre pentru măsurarea căldurii de reacție rezultate dintr-o reacție chimică Calorimetru de reacție desemnat.

General

Măsurătorile calorimetrice se efectuează într-un calorimetru. În majoritatea cazurilor, căldura este adăugată sau retrasă din calorimetru și se observă schimbarea temperaturii. Dacă se folosește un termometru, acesta ar trebui să fie un termometru Beckmann sau un termometru digital (precizie de citire până la 0,01 K). Există multe calorimetre diferite. Acestea pot fi împărțite în următoarele grupuri:

Calorimetre anizotermale

Calorimetrul este izolat termic de mediu. Schimbul de căldură are loc cu un lichid (calorimetru lichid) sau cu un metal (calorimetru bloc metalic). Acest tip de dispozitiv este cel mai frecvent în calorimetrie. Când funcționează corect, poate obține precizii de până la 0,01%. Această procedură este utilizată atunci când schimbul de căldură durează maximum 20 de minute.

Calorimetru lichid

Se compune dintr-un recipient de cupru cu pereți dubli, spațiul dintre care este umplut cu apă și este destinat să asigure un mediu constant de temperatură în calorimetrul interior. Vasul calorimetru din tablă subțire este așezat pe o bază izolată termic. Apa obișnuită este utilizată ca lichid calorimetru, dar pot fi folosite și alte lichide. Un agitator, a cărui viteză trebuie să rămână constantă, asigură un schimb de căldură mai bun. Modificarea temperaturii se măsoară cu un termometru. Vezi si: Bomba calorimetru pentru a determina puterea calorică.

Calorimetre adiabatice

Cu aceste dispozitive, diferența de temperatură dintre lichidul calorimetru și învelișul vasului este compensată constant prin încălzire sau răcire. Ambele procese trebuie să aibă loc cu aceeași viteză. Cu cât transferul de căldură este mai lent către calorimetru, cu atât este mai ușor să realizezi acest lucru (20 până la 60 de minute).

Calorimetre izoterme

Cu aceste dispozitive, cantitatea de căldură este preluată de la anumite substanțe care suferă o schimbare de fază. Prin urmare, temperaturile rămân constante în timpul experimentului. Aceste dispozitive sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de calorimetre cu schimbare de fază. Sunt folosite pentru reacții lente care durează câteva ore.

Calorimetru de gheață

Acest calorimetru este unul dintre cele mai precise pentru măsurarea cantităților de căldură la 0 ° C. Cu cantitatea de căldură care trebuie măsurată, gheața este topită. Deoarece este cunoscută căldura de fuziune a apei, cantitatea de căldură poate fi determinată din cantitatea de apă topită.

Un calorimetru de gheață clasic constă dintr-un recipient interior în formă de pâlnie care este înconjurat de un recipient exterior. În pregătire, recipientul interior este umplut cu apă distilată și recipientul exterior cu un amestec rece, astfel încât pe peretele interior al recipientului interior se formează un strat de gheață. Amestecul rece și apa rămasă necongelată sunt apoi drenate și întregul calorimetru este încălzit la temperatura de topire a apei. Experimentul este plasat în recipientul interior și calorimetrul este închis cu un capac. Apa topită care se formează curge dintr-o ieșire a recipientului interior pentru măsurare.

Calorimetru de condensare

Acest calorimetru, adesea numit și calorimetru cu abur, este utilizat în principal pentru a determina capacitatea specifică de căldură a unei substanțe între 100 ° C și 20 ° C. Vaporii de apă sunt folosiți ca gaz de condensare. Corpul K de examinat este suspendat de o scară sensibilă prin intermediul unui fir fin și este situat în interiorul calorimetrului. Dacă se introduce brusc vapori de apă saturați, care au fost eliberați de lichidul care picura, în acest spațiu, o anumită cantitate de vapori se va condensa pe corpul inițial rece până când corpul a preluat temperatura vaporilor. O cantitate de căldură de ΔQ = r m a fost transferată în corp (ΔQ = cantitate de căldură; r = căldură de condensare; m = masa de abur condensat).

Un vas de platină cu pereți subțiri atașat la fundul corpului protejează împotriva picurării apei. Flotabilitatea care apare datorită fluxului de abur trebuie luată în considerare. Metoda poate oferi valori foarte precise.

Calorimetru cu schimb de căldură

În cazul reacțiilor care se extind pe mai multe ore până la câteva luni, este asigurat un schimb rapid și complet de căldură cu mediul înconjurător. Viteza este măsurată în funcție de timp.

Calorimetru de reacție

Calorimetru de reacție sunt calorimetre optimizate pentru aplicații chimice. Acestea sunt utilizate în dezvoltarea proceselor chimice pentru a măsura căldura generată în timpul unei reacții și cursul de timp al puterii (fluxul de căldură). Datele termice obținute în acest mod sunt necesare pentru evaluarea siguranței procesului și proiectarea sistemelor de răcire a reactorului.

Calorimetru cu flux de căldură,
Calorimetru de echilibru termic și
calorimetre adiabatice

Fluxul de căldură și calorimetrele de echilibrare a căldurii există i. d. De obicei dintr-un sistem de reactor de laborator cu un sistem de măsurare a temperaturii cât mai precis posibil. Aceste calorimetre sunt în mare parte acționate izoterm, adică Temperatura internă a reactorului este menținută constantă prin intermediul unui sistem de control al temperaturii învelișului. Apoi, puterea de căldură disipată prin perete este identică cu puterea generată chimic.

Diferența de temperatură între învelișul de control al temperaturii și conținutul reactorului este măsurată în calorimetrul fluxului de căldură și puterea de căldură transportată prin perete este calculată din acest.

În calorimetrul de echilibrare a căldurii, se măsoară diferența de temperatură între debitul și revenirea învelișului de control al temperaturii, precum și debitul de masă al mediului de control al temperaturii, iar puterea de căldură transportată peste perete este calculată.

Cu calorimetrul adiabatic, reactanții se află într-un vas izolat. Energia termică generată de reacție este calculată din creșterea măsurată a temperaturii.

Fizica particulelor

În fizica particulelor, un calorimetru este un instrument pentru determinarea energiei unei singure particule, a se vedea calorimetrul (fizica particulelor).