КАЛОРИМЕТАР: ИСТОРИЈА, ДЕЛОВИ, ВРСТЕ И ЊИХОВЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ - ХЕМИЈА - 2025

Цалориметер је уређај који се користи за мерење промене температуре на количине супстанце (најчешће вода) познатог специфичне топлоте. Ова промена температуре настаје услед топлотне апсорпције или ослобађања у процесу који се проучава; хемијска ако је реакција, или физичка ако се састоји од фазе или промене стања.

У лабораторији најједноставнији калориметар који се може наћи је чаша за кафу. Користи се за мерење топлоте апсорбоване или ослобођене реакције под константним притиском, у воденом раствору. Реакције су изабране да би се избегла интервенција реагенса или гасовитих производа.

Извор: Аутор Ицхварснур, из Викимедиа Цоммонс У егзотермној реакцији, количина ослобођене топлоте може се израчунати из пораста температуре калориметра и воденог раствора:

Количина топлоте одабране у реакцији = количина топлоте коју апсорбује калориметар + количина топлоте апсорбоване у раствору

Количина топлоте коју калориметар апсорбује назива се калориметријом топлотним капацитетом. Ово се одређује снабдевањем познате количине топлоте калориметром са датом масом воде. Потом се мери пораст температуре калориметра и раствор који садржи.

Помоћу ових података и употребе специфичне топлоте воде (4,18 Ј / г.ºЦ) може се израчунати калоријски капацитет калориметра. Овај капацитет се назива и константа калориметра.

С друге стране, топлота добијена воденим раствором једнака је м · це · Δт. У формули м = маса воде, це = специфична топлота воде и Δт = варијација температуре. Знајући све ово, тада се може израчунати количина топлоте која се ослобађа егзотермичком реакцијом.

Историја калориметра

1780. године, АЛ Лавоисиер, француски хемичар, који се сматра једним од очева хемије, користио је заморца за мерење производње топлоте својим дисањем.

Како? Коришћење уређаја сличног калориметру. Топлина коју је производио заморац је доказан топљењем снега који је окруживао апарат.

Истраживачи А. Л Лавоисиер (1743-1794) и ПС Лаплаце (1749-1827) дизајнирали су калориметар који се користио за мерење специфичне топлоте тела методом топљења леда.

Калориметар се састојао од цилиндричног лакираног лименог поклопца, подржаног стативом и унутрашњим завршетком лијевком. Унутар ње постављено је још једно стакло, слично претходној, са цевком која је прошла кроз спољашњу комору и била је опремљена кључем. Унутар друге чаше био је сталак.

Биће или објект чија се специфична топлота требало одредити било је смештено на ову мрежу. Лед је стављен унутар концентричних чаша, као у корпи.

Топлина коју је произвела тело апсорбовала је лед, узрокујући да се топи. А течни водени производ топљења леда је сакупљен, отварајући унутрашњи кључ од стакла.

И на крају, по води која је била тешка, била је позната маса растопљеног леда.

Делови

Калориметар који се највише користи у лабораторијама за хемију је такозвани калориметар за кафу. Овај калориметар састоји се од чаше или уместо посуде од аниме материјала која има одређена изолациона својства. Унутар ове посуде, водени раствор се поставља са телом које ће производити или апсорбовати топлоту.

Поклопац направљен од изолационог материјала са две рупе постављен је на горњи део посуде. У једној се убацује термометар за мерење температурних промена, а у други мешалица, пожељно од стакленог материјала која испуњава функцију померања садржаја воденог раствора.

На слици су приказани делови калориметра са бомбом; међутим, може се видети да има термометар и мешалицу, заједничке елементе у неколико калориметара.

Врсте и њихове карактеристике

Шоља кафе

Она се користи за одређивање топлоте која се ослобађа егзотермичком реакцијом и топлоте апсорбоване у ендотермичкој реакцији.

Даље, може се користити за одређивање специфичне топлоте тела; то јест, количина топлоте коју грам материје треба да апсорбује да подигне температуру за један степен Целзијуса. .

Калориметријска бомба

То је уређај у коме се мери количина топлине која се одваја или апсорбује у реакцији која настаје при константној запремини.

Реакција се одвија у јаком челичном спремнику (пумпи), који је уроњен у велику запремину воде. Због тога се мале температуре воде мењају. Стога се претпоставља да се промене повезане са реакцијом мере у константној запремини и температури.

Ово указује да се не ради када се врши калориметар бомбе.

Реакција започиње снабдевањем струјом кабловима повезаним на пумпу.

Адиабатски калориметар

Карактерише га изолациона конструкција која се зове штит. Штит се налази око ћелије у којој се дешавају промене топлоте и температуре. Исто тако, повезан је с електронским системом који одржава своју температуру врло близу температуре ћелије, чиме се избегава пренос топлоте.

У адиабатском калориметру температурна разлика између калориметра и његове околине је смањена; као и минимизирање коефицијента преноса топлоте и времена за размену топлоте.

Њени делови се састоје од следећег:

-Ћелија (или контејнер), интегрисани у систем изолације помоћу којег покушава да избегне губитак топлоте.

- Термометар за мерење промена у температури.

-Гријач, повезан на контролни извор електричног напона.

- И штит, већ споменут.

У овој врсти калориметра могу се одредити својства као што су ентропија, температура Дебие-ја и густина електрона стања.

Изоперибол калориметар

То је уређај у којем су реакциона ћелија и пумпа уроњени у структуру која се зове омотач. У овом се случају такозвана јакна састоји од воде, која се одржава на константној температури.

Температура ћелије и пумпа расте како се топлота ослобађа током процеса сагоревања; Али температура водене јакне се одржава на фиксној температури.

Микропроцесор контролише температуру ћелије и омотача, вршећи потребне корекције за топлоту цурења која је последица разлика између две температуре.

Ове корекције се примењују континуирано и са коначном корекцијом, на основу мерења пре и после теста.

Проток калориметар

Развио их је Цалиендар, има уређај за кретање гаса у контејнеру константном брзином. Додавањем топлоте мери се пораст температуре течности.

Проток калориметра карактерише:

- Тачно мерење брзине сталног протока.

- Прецизно мерење количине топлоте која се уноси у течност кроз грејач.

- Тачно мерење повећања температуре гаса услед уноса енергије

- Дизајн за мерење капацитета гаса под притиском.

Калориметар за различиту калориметрију скенирања

Карактерише га два контејнера: у један се ставља узорак који се проучава, а други се оставља празан или се користи референтни материјал.

Две посуде се греју сталном брзином енергије, помоћу два независна грејача. Када се два посуда почну да загревају, рачунар ће израчунати разлику топлотног тока грејача у односу на температуру, и тако одредити топлотни ток.

Надаље, може се одредити варијација температуре као функција времена; и на крају, калоријски капацитет.

Апликације

У физикохемији

- Основни калориметри, врста шољице за кафу, омогућавају мерење количине топлоте коју тело одаје или апсорбује. У њима можете утврдити да ли је реакција егзотермна или ендотермичка. Поред тога, може се одредити специфична топлота тела.

- Помоћу адиабатског калориметра могуће је одредити ентропију хемијског процеса и електронску густину стања.

У биолошким системима

-Микрокалориметри се користе за проучавање биолошких система који укључују интеракције између молекула, као и молекуларне конформацијске промене које се дешавају; на пример, у развлачењу молекула. Линија укључује и диференцијално скенирање и изотермалну титрацију.

-Микрокалориметар се користи у развоју лекова са малим молекулама, биотерапеута и вакцина.

Калориметар и калоријска снага пумпе за кисеоничну пумпу

У калориметру бомбе са кисеоником долази до сагоревања многих материја и може се утврдити калоријска вредност. Међу супстанце које су проучаване коришћењем овог калориметра су: угљен и кокс; јестива уља, тешка и лагана; бензин и сва моторна горива.

Као и врсте горива за авионе; одлагање горива и отпада; прехрамбени производи и додаци прехрани људи; крмне културе и додаци за храну за животиње; Грађевински материјал; ракетна горива и погонска горива.

Исто тако, калоријска снага је одређена калориметријом у термодинамичким испитивањима запаљивих материјала; у проучавању енергетске биланце у екологији; у експлозивним средствима и термичким праховима и у учењу основних термодинамичких метода.

Референце

1. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. Хемија. (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Учење.
2. Гонзалез Ј., Цортес Л. и Санцхез А. (друго). Адиабатска калориметрија и њене примене. Опоравак од: ценам.мк
3. Википедиа. (2018). Калориметар. Опоравак од: ен.википедиа.орг
4. Хелменстине, др Анне Марие (22. јуна 2018.). Дефиниција калориметра у хемији. Опоравак од: тхинкцо.цом
5. Гиллеспие, Цлаире. (11. априла 2018.). Како делује калориметар? Сциацхинг. Опоравило од: сциацхинг.цом