Kalorimeter

Kalorimeter meria zmenu teploty látky

Čo je kalorimeter?

On kalorimeter Je to zariadenie, ktoré meria zmenu teploty množstva látky (zvyčajne voda). Inými slovami, kalorimeter meria množstvo tepla, ktoré telo prijíma alebo dodáva.

V laboratóriu je najjednoduchší kalorimeter, ktorý sa nachádza. Používa sa na meranie tepla absorbovaného alebo uvoľňovaného v konštantnej tlakovej reakcii vo vodnom roztoku. 

Pri exotermickej reakcii je možné vypočítať množstvo tepla zo zvýšenia teploty kalorimetra a vodného roztoku:

Množstvo tepla, ktoré sa objavuje v reakcii = množstvo tepla, ktoré absorbuje kalorimeter + množstvo tepla, ktoré absorbuje roztok

Množstvo tepla, ktoré absorbuje kalorimeter, sa nazýva kaliforová kapacita kalorimetra. Toto je určené poskytnutím známeho množstva tepla do kalorimetra s určitou hmotnosťou vody. Potom sa merá zvýšenie teploty v kalorimetri a roztok, ktorý obsahuje.

S týmito údajmi a použitie špecifického tepla vody (4,18 J/g. ° C), kalorická kapacita kalorimetra je možné vypočítať. Táto kapacita je tiež vymenovaná za konštantu kalorimetra.

Časti kalorimetra

Najpoužívanejším kalorimeterom v laboratóriách pre vyučovanie chémie je kalorimeter nazývaný kávová nádoba. Skladá sa z kadičky alebo namiesto toho z bieleho korku, ktorý má určité izolačné vlastnosti. V rámci tejto nádoby je vodný roztok umiestnený s telom, ktoré bude produkovať alebo absorbovať teplo.

V hornej časti nádoby je umiestnené veko izolačného materiálu s dvoma otvormi. V jednom je zavedený teplomer na meranie zmien teploty a v druhom miešal, výhodne sklo, ktoré spĺňa funkciu posunu obsahu vodného roztoku.

Typy kalorimetra a jeho vlastnosti

Pohár kávy

Je to ten, ktorý sa používa pri určovaní tepla uvoľňovaného exotermickou reakciou a teplo absorbované v endotermickej reakcii.

Môže vám slúžiť: benchilo benzoate

Okrem toho sa môže použiť pri určovaní špecifického tepla tela; To znamená, že množstvo tepla, ktoré musí gram látky absorbovať, aby zvýšila svoju teplotu na stupeň Celzia.  

Kalorimetrické čerpadlo

Je to zariadenie, v ktorom sa meria množstvo tepla, ktoré sa objavuje alebo absorbuje v reakcii, ktorá sa vyskytuje pri konštantnom objeme.

Reakcia prebieha v rezistentnej oceľovej nádobe (čerpadlo), ktorá je ponorená do veľkého objemu vody. Vďaka tomu sa teplota vody zmení na malú. Preto sa predpokladá, že zmeny spojené s reakciou sa merajú pri konštantnom objeme a teplote.

To naznačuje, že práca sa nevykonáva, keď sa reakcia vykonáva v kalorimetrickom čerpadle.

Reakcia začína dodávkou elektriny cez káble pripojené k čerpadlu.

Adiabatický kalorimeter

Vyznačuje sa tým, že má izolačnú štruktúru nazývanú štít. Štít je okolo bunky, kde sa vyskytujú zmeny tepla a teploty. Je tiež pripojený k elektronickému systému, ktorý udržuje jeho teplotu veľmi blízko k teplote bunky, aby sa predišlo prenosu tepla.

V adiabatickom kalorimetri je teplotný rozdiel medzi kalorimeterom a jeho okolím minimalizovaný; ako aj koeficient prenosu tepla a čas na výmenu tepla.

Jeho časti sú nasledujúce:

- Bunka (alebo nádoba), integrovaná do izolačného systému, pomocou ktorého ide o vyhýbanie sa tepelným stratám.

- Teplomer na meranie zmien teploty.

- Ohrievač pripojený k regulovateľnému zdroju elektrického napätia.

- A štít, už spomínaný.

V tomto type kalorimetra je možné určiť vlastnosti, ako je entropia, teplota debye a hustota elektronického stavu.

Môže vám slúžiť: termodynamické procesy

Izopelibolický kalorimeter

Je to zariadenie, v ktorom sú reakčná bunka a čerpadlo ponorené do štruktúry nazývanej bunda. V tomto prípade sa bunda skladá z vody, udržiavaná pri konštantnej teplote.

Teplota bunky a čerpadlo stúpajú, keď sa teplo uvoľňuje počas procesu spaľovania; Teplota vodného plášťa sa však udržiava pri pevnej teplote.

Mikroprocesor riadi teplotu bunky a bunda, čím sa vyžaduje potrebné korekcie úniku úniku, ktorý je výsledkom rozdielov medzi týmito dvoma teplotami.

Tieto korekcie sa aplikujú nepretržite a s konečnou korekciou na základe meraní pred a po teste.

Kalorimeter

Vyvinutý spoločnosťou Calientar má zariadenie na presun plynu v nádobe na konštantnú rýchlosť. Pri pridávaní tepla sa meria zvýšenie teploty v tekutine.

Kalorimeter toku sa vyznačuje:

- Presné meranie rýchlosti konštantného toku.

- Presné meranie množstva tepla zavedeného do tekutiny cez ohrievač.

- Presné meranie zvýšenia teploty plynu spôsobené vstupom energie

- Konštrukcia na meranie kapacity plynu pod tlakom.

Kalorimeter kalorimeter diferenciálnym skenovaním

Vyznačuje sa tým, že má dva kontajnery: v jednom je umiestnená vzorka, ktorá sa má študovať, zatiaľ čo druhá zostáva prázdna alebo sa používa referenčný materiál.

Dva nádoby sú zahrievané na konštantnú rýchlosť energie pomocou dvoch nezávislých ohrievačov. Keď sa začne teplé dve kontajnery, počítač graptuje rozdiel s prietokom tepla z ohrievača oproti teplote, čím je schopný určiť tepelný tok.

Okrem toho je možné určiť zmenu teploty v závislosti od času; A nakoniec, kalózna kapacita.

Môže vám slúžiť: polo rozvinutý vzorec: Čo je a príklady (metán, propán, bután ...)

Aplikácie kalorimetra

Fyzikálna pôsobnosť

- Základné kalorimetre, pohár kávy, umožňuje meranie množstva tepla, ktoré telo vydáva alebo absorbuje. V nich môžete určiť, či je reakcia exotermická alebo endotermická. Okrem toho je možné určiť špecifické teplo tela.

- S adiabatickým kalorimetrom bolo možné určiť entropiu chemického procesu a hustotu elektronického stavu.

V biologických systémoch

- Mikrokalorimetre sa používajú na štúdium biologických systémov, ktoré zahŕňajú interakcie medzi molekulami, ako aj molekulárne konformačné zmeny, ktoré sa vyskytujú; Napríklad na zobrazení molekuly. Čiara obsahuje diferenciálne zametanie a izotermálny stupeň.

- Mikrocalorimeter sa používa pri vývoji malých, bioterapeutických a vakcínových molekúl liekov.

Kalorimeter kyslíka a kalorická energia

V kalorimetri kyslíka sa vyskytuje spaľovanie mnohých látok, ktoré je schopné určiť jeho kalorickú silu. Medzi látky študované pomocou tohto kalorimetra patria: uhlie a koks; jedlé oleje, ťažké aj svetlo; benzín a všetky motorové palivá.

Tiež typy palív pre reaktory lietadiel; Vylúčenie odpadu z paliva a odpadu; potravinové výrobky a doplnky pre výživu ľudí; Krmlové plodiny a doplnky na krmivo pre zvieratá; Konštrukčné materiály; palivá pre rakety a hnacie prostriedky.

Podobne bola kalorická sila stanovená kalorimetriou v termodynamických štúdiách horľavých materiálov; v štúdii energetickej bilancie v ekológii; V výbušninách a tepelných práškoch a pri výučbe základných termodynamických metód.

Odkazy

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chémia. (8. vydanie.). Učenie sa.
2. González J., Cortés l. & Sánchez a. (s.F.). Adiabatická kalorimetria a jej aplikácie. Získané z: Cenam.mx
3. Wikipedia (2018). Kalorimeter. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
4. HelMestine, Anne Marie, PH.D. (2018). Definícia kaliča v chémii. Zotavené z: Thoughtco.com
5. Gillespie, Claire. (2018). Ako funguje kalorimeter? Vedecký. Obnovené z: vedeckých.com