Kalorimeter

Ein Kalorimeter misst die Temperaturänderung einer Substanz

Was ist Kalorimeter?

Er Kalorimeter Es ist ein Gerät, das die Temperaturänderung einer Substanzmenge misst (normalerweise Wasser). Mit anderen Worten, ein Kalorimeter misst die Wärmemenge, die ein Körper empfängt oder liefert.

Im Labor ist der einfachste Kalorimeter, der gefunden werden kann, der des Kaffeeglas. Es wird verwendet, um die in einer konstante Druckreaktion absorbierte oder freigesetzte Wärme in wässriger Lösung zu messen. 

Bei einer exothermen Reaktion kann die Wärmemenge, die entsteht, aus der Erhöhung der Temperatur des Kalorimeters und der wässrigen Lösung berechnet werden:

Wärmemenge, die in der Reaktion entsteht = Wärmemenge, die den Kalorimeter + Wärmemenge absorbiert, der die Lösung absorbiert

Die Wärmemenge, die den Kalorimeter absorbiert, wird als Kalorienkapazität des Kalorimeters bezeichnet. Dies wird durch eine bekannte Menge an Wärme für den Kalorimeter mit einer bestimmten Wassermasse bestimmt. Dann wird der Temperaturerhöhung des Kalorimeters und die von ihm enthaltende Lösung gemessen.

Mit diesen Daten und der Verwendung der spezifischen Wasserwärme (4,18 j/g. ° C) kann die Kalorienkapazität des Kalorimeters berechnet werden. Diese Kapazität wird auch konstant des Kalorimeters ernannt.

Teile des Kalorimeters

Der am häufigsten verwendete Kalorimeter in Chemieunterrichtslabors ist der Kalorimeter namens Kaffeesgefäß. Es besteht aus einem Becher oder stattdessen ein weißer Korkbehälter, der bestimmte Isoliereigenschaften aufweist. In diesem Behälter wird die wässrige Lösung mit dem Körper platziert, der Wärme erzeugt oder absorbiert.

Im oberen Teil des Behälters wird ein Deckel Isoliermaterial mit zwei Löchern platziert. In einem wird ein Thermometer eingeführt, um die Temperaturänderungen zu messen, und in der anderen ein Rührer, vorzugsweise Glas, das die Funktion des Verschiebens des Gehalts der wässrigen Lösung erfüllt.

Arten von Kalorimetern und seine Eigenschaften

Das Glas Kaffee

Es wird bei der Bestimmung der Wärme verwendet, die durch eine exotherme Reaktion freigesetzt wird, und die Wärme,.

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Zusätzlich kann es zur Bestimmung der spezifischen Wärme eines Körpers verwendet werden. Das heißt, die Wärmemenge, die ein Gramm der Substanz absorbieren muss, um seine Temperatur auf einen Celsius -Grad zu erhöhen.  

Die kalorimetrische Pumpe

Es ist ein Gerät, bei dem die Wärmemenge, die in einer Reaktion, die bei konstantem Volumen auftritt, entsteht oder absorbiert wird.

Die Reaktion findet in einem resistenten Stahlbehälter (der Pumpe) statt, das in ein großes Wasservolumen eingetaucht ist. Dies macht die Wassertemperatur gering. Daher wird angenommen, dass die mit der Reaktion verbundenen Änderungen bei konstantem Volumen und Temperatur gemessen werden.

Dies weist darauf hin, dass die Arbeit nicht erledigt wird, wenn eine Reaktion in einer kalorimetrischen Pumpe durchgeführt wird.

Die Reaktion beginnt mit der Stromversorgung von Strom durch Kabel, die an die Pumpe angeschlossen sind.

Das adiabatische Kalorimeter

Es ist gekennzeichnet durch eine isolierende Struktur, die als Schild bezeichnet wird. Der Schild befindet sich um die Zelle, in der Wärme- und Temperaturänderungen auftreten. Es ist auch mit einem elektronischen System verbunden, das seine Temperatur sehr nahe an der Zelle aufrechterhält, um eine Wärmeübertragung zu vermeiden.

In einem adiabatischen Kalorimeter wird der Temperaturunterschied zwischen dem Kalorimeter und seiner Umgebung minimiert; sowie der Wärmeübertragungskoeffizient und die Zeit für den Wärmeaustausch.

Seine Teile sind wie folgt:

- Die Zelle (oder den Behälter), in ein Isolationssystem integriert, durch das es darum geht, Wärmeverlust zu vermeiden.

- Das Thermometer, um die Temperaturänderungen zu messen.

- Eine Heizung, die an eine steuerbare Elektrospannungsquelle angeschlossen ist.

- Und der Schild, bereits erwähnt.

In dieser Art von Kalorimeter können Eigenschaften wie Entropie, Debye -Temperatur und elektronische Statusdichte bestimmt werden.

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Der isoperibolische Kalorimeter

Es ist ein Gerät, in das die Reaktionszelle und die Pumpe in eine Struktur eingetaucht sind, die als Jacke bezeichnet wird. In diesem Fall besteht die Jacke aus Wasser, das bei konstanter Temperatur gehalten wird.

Die Temperatur der Zelle und die Pumpe steigen beim Wärme während des Verbrennungsprozesses; Aber die Wassermantemperatur wird bei einer festen Temperatur gehalten.

Ein Mikroprozessor steuert die Temperatur der Zelle und des Mantels und führt die erforderlichen Korrekturen für die Auslegung der Flucht vor, die sich aus den Unterschieden zwischen den beiden Temperaturen ergibt.

Diese Korrekturen werden kontinuierlich und mit einer endgültigen Korrektur angewendet, basierend auf den Messungen vor und nach dem Test.

Flusskalorimeter

Entwickelt von Calientar, verfügt über ein Gerät, um ein Gas in einen Behälter auf eine konstante Geschwindigkeit zu bewegen. Bei der Zugabe von Wärme wird der Temperaturanstieg in der Flüssigkeit gemessen.

Flow -Kalorimeter ist gekennzeichnet durch:

- Eine genaue Messung der Geschwindigkeit des konstanten Flusses.

- Genaue Messung der Wärmemenge, die durch eine Heizung in die Flüssigkeit eingeführt wurde.

- Eine genaue Messung des Temperaturerhöhung des Gasantriebs, der durch den Energieeintritt verursacht wird

- Ein Design zur Messung der Kapazität eines Gas unter Druck.

Kalorimetriekalorimeter durch Differentialscannen

Es ist durch zwei Behälter gekennzeichnet.

Die beiden Behälter werden mittels zwei unabhängiger Heizungen auf eine konstante Energiegeschwindigkeit erhitzt. Wenn der warme UP der beiden Behälter beginnt, wird der Computer die Wärmeflussdifferenz von der Heizung gegen die Temperatur grafisch dargestellt, wodurch der Wärmefluss bestimmen kann.

Zusätzlich kann die Variation der Temperatur je nach Zeit bestimmt werden. Und schließlich die Kalorienkapazität.

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Anwendungen eines Kalorimeters

In der Physikochemie

- Grundkalorimeter, ein Glas Kaffee, ermöglichen die Messung der Wärmemenge, die ein Körper abgibt oder absorbiert. In ihnen können Sie feststellen, ob eine Reaktion exotherm oder endotherm ist. Darüber hinaus kann die spezifische Wärme eines Körpers bestimmt werden.

- Mit dem adiabatischen Kalorimeter war es möglich, die Entropie eines chemischen Prozesses und die elektronische Zustandsdichte zu bestimmen.

In biologischen Systemen

- Mikrokalorimeter werden verwendet, um biologische Systeme zu untersuchen, die Wechselwirkungen zwischen Molekülen sowie molekularen Konformationsänderungen enthalten, die auftreten. Zum Beispiel in der Anzeige eines Moleküls. Die Linie umfasst sowohl differentielle Kehr- als auch isothermische Grad.

- Der Mikrokalorimeter wird zur Entwicklung kleiner, biotherapeutischer und Impfstoffmoleküle verwendet.

Sauerstoffpumpenkalorimeter und Kalorienleistung

Im Kalorimeter des Sauerstoffpumpens tritt die Verbrennung zahlreicher Substanzen auf, die in der Lage sind, seine Kalorienleistung zu bestimmen. Zu den Substanzen, die unter Verwendung dieses Kalorimeters untersucht wurden, gehören: Kohle und Cola; Essbaröle, sowohl schwer als auch leicht; Benzin und alle Motorbrennstoffe.

Auch die Brennstypen für Flugzeugreaktoren; Kraftstoffabfälle und Abfallabfall; Lebensmittelprodukte und Nahrungsergänzungsmittel für die menschliche Ernährung; Futterpflanzen und Nahrungsergänzungsmittel für Tierfutter; Baumaterialien; Kraftstoffe für Raketen und Treibmittel.

Ebenso wurde die Kalorienleistung durch Kalorimetrie in thermodynamischen Untersuchungen brennbarer Materialien bestimmt; in der Energiebilanzstudie in der Ökologie; In Sprengstoff und thermischen Pulvern und in der Lehre von grundlegenden thermodynamischen Methoden.

Verweise

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