Calorimeter

Een calorimeter meet de temperatuurverandering van een stof

Wat is calorimeter?

Hij calorimeter Het is een apparaat dat de temperatuurverandering van een hoeveelheid stof (meestal water) meet. Met andere woorden, een calorimeter meet de hoeveelheid warmte die een lichaam ontvangt of levert.

In het laboratorium is de eenvoudigste calorimeter die te vinden is die van het koffieglas. Het wordt gebruikt om de geabsorbeerde warmte te meten of vrijgegeven in een constante drukreactie, in waterige oplossing. 

In een exotherme reactie kan de hoeveelheid warmte die naar voren komt, worden berekend uit de toename van de temperatuur van de calorimeter en de waterige oplossing:

Hoeveelheid warmte die naar voren komt in de reactie = hoeveelheid warmte die de calorimeter + hoeveelheid warmte absorbeert die de oplossing absorbeert

De hoeveelheid warmte die de calorimeter absorbeert, wordt calorische capaciteit van de calorimeter genoemd. Dit wordt bepaald door een bekende hoeveelheid warmte aan de calorimeter te bieden met een bepaalde massa water. Vervolgens wordt de temperatuurstijging in de calorimeter en de oplossing die het bevat, gemeten.

Met deze gegevens en het gebruik van de specifieke waterwarmte (4.18 J/G. ° C) kan de calorische capaciteit van de calorimeter worden berekend. Deze capaciteit wordt ook benoemd tot constante van de calorimeter.

Delen van de calorimeter

De meest gebruikte calorimeter in de laboratoria van de chemie is de calorimeter genaamd Coffee Vessel. Het bestaat uit een beker, of in plaats daarvan een witte kurkcontainer met bepaalde isolerende eigenschappen. Binnen deze container wordt de waterige oplossing geplaatst met het lichaam dat warmte produceert of absorbeert.

In het bovenste deel van de container wordt een deksel van isolatiemateriaal met twee gaten geplaatst. In de ene wordt een thermometer geïntroduceerd om temperatuurveranderingen te meten, en in de andere een agitator, bij voorkeur glas, die voldoet aan de functie van het verplaatsen van het gehalte van de waterige oplossing.

Soorten calorimeter en zijn kenmerken

Het glas koffie

Het is er een die wordt gebruikt bij de bepaling van warmte die wordt afgegeven door een exotherme reactie en de warmte die wordt opgenomen in een endotherme reactie.

Kan u van dienst zijn: benchilo benzoate

Bovendien kan het worden gebruikt bij het bepalen van de specifieke warmte van een lichaam; dat wil zeggen, de hoeveelheid warmte die een gram van de stof moet absorberen om zijn temperatuur tot een Celsius -graad te verhogen.  

De calorimetrische pomp

Het is een apparaat waarin de hoeveelheid warmte die ontstaat of opgenomen is in een reactie die optreedt bij het constant volume wordt gemeten.

De reactie vindt plaats in een resistent stalen container (de pomp), die wordt ondergedompeld in een groot volume water. Hierdoor verandert de watertemperatuur kleiner. Daarom wordt aangenomen dat de veranderingen die verband houden met de reactie worden gemeten bij constant volume en temperatuur.

Dit geeft aan dat werk niet wordt gedaan wanneer een reactie wordt uitgevoerd in een calorimetrische pomp.

De reactie begint met de toevoer van elektriciteit door kabels verbonden met de pomp.

De adiabatische calorimeter

Het wordt gekenmerkt door een isolerende structuur te hebben die een schild wordt genoemd. Het schild is rond de cel waar warmte- en temperatuurveranderingen optreden. Het is ook verbonden met een elektronisch systeem dat zijn temperatuur zeer dicht bij die van de cel handhaaft, om warmteoverdracht te voorkomen.

In een adiabatische calorimeter wordt het temperatuurverschil tussen de calorimeter en zijn omgeving geminimaliseerd; evenals de warmteoverdrachtscoëfficiënt en de tijd voor warmte -uitwisseling.

De onderdelen zijn als volgt:

- De cel (of container), geïntegreerd in een isolatiesysteem waardoor het gaat om het voorkomen van warmteverlies.

- De thermometer, om temperatuurveranderingen te meten.

- Een kachel, verbonden met een beheersbare bron van elektrische spanning.

- En het schild, al genoemd.

In dit type calorimeter kunnen eigenschappen zoals entropie, Debye -temperatuur en elektronische statusdichtheid worden bepaald.

Kan u van dienst zijn: thermodynamische processen

De isoperibole calorimeter

Het is een apparaat waarin de reactiecel en de pomp worden ondergedompeld in een structuur die een jas wordt genoemd. In dit geval bestaat de jas uit water, gehandhaafd op een constante temperatuur.

De temperatuur van de cel en de pompstijging als warmte wordt vrijgegeven tijdens het verbrandingsproces; Maar de temperatuur van de waterkant wordt bij een vaste temperatuur gehandhaafd.

Een microprocessor regelt de temperatuur van de cel en de jas, waardoor de nodige correcties van de ontsnappingslek worden gemaakt die het gevolg is van de verschillen tussen de twee temperaturen.

Deze correcties worden continu toegepast en met een definitieve correctie, gebaseerd op metingen voor en na de test.

Stroomcalorimeter

Ontwikkeld door Calientar, heeft een apparaat om een ​​gas in een container naar een constante snelheid te verplaatsen. Bij het toevoegen van warmte wordt de temperatuurstijging in de vloeistof gemeten.

Flow -calorimeter wordt gekenmerkt door:

- Een exacte meting van de snelheid van constante stroom.

- Exacte meting van de hoeveelheid warmte die door een verwarming in de vloeistof is geïntroduceerd.

- Een exacte meting van de temperatuurstijging in gas veroorzaakt door energie -toegang

- Een ontwerp om de capaciteit van een gas onder druk te meten.

Calorimetrie calorimeter door differentiaal scannen

Het wordt gekenmerkt door twee containers te hebben: in de ene wordt het te bestudeerde monster geplaatst, terwijl de andere leeg blijft of een referentiemateriaal wordt gebruikt.

De twee containers worden verwarmd tot een constante snelheid van energie, door middel van twee onafhankelijke kachels. Wanneer de warme -up van de twee containers begint, zal de computer de warmtestroomverschil van de verwarming tegen de temperatuur in kaart brengen, waardoor de warmtestroom kan bepalen.

Bovendien kan de variatie van de temperatuur worden bepaald, afhankelijk van de tijd; En tot slot, calorische capaciteit.

Het kan u van dienst zijn: semi -ontwikkelde formule: wat is en voorbeelden (methaan, propaan, butaan ...)

Toepassingen van een calorimeter

In fysicochemie

- Basiscalorimeters, een glas koffie, zorgen voor het meten van de hoeveelheid warmte die een lichaam afgeeft of absorbeert. Daarin kun je bepalen of een reactie exotherme of endotherm is. Bovendien kan de specifieke warmte van een lichaam worden bepaald.

- Met de adiabatische calorimeter was het mogelijk om de entropie van een chemisch proces en de elektronische toestandsdichtheid te bepalen.

In biologische systemen

- Microcalorimeters worden gebruikt om biologische systemen te bestuderen die interacties tussen moleculen omvatten, evenals moleculaire conformationele veranderingen die optreden; Bijvoorbeeld in de weergave van een molecuul. De lijn omvat zowel differentiële vegen als isotherme graad.

- De microcalorimeter wordt gebruikt bij de ontwikkeling van kleine, biotherapeutische en vaccinmoleculen medicijnen.

Zuurstofpomp calorimeter en caloriekracht

In de calorimeter van de zuurstofpomp treedt de verbranding van talloze stoffen op, waarbij het calorievermogen kan bepalen. Onder de stoffen die worden bestudeerd met behulp van deze calorimeter zijn: kolen en cola; eetbare oliën, zowel zwaar als licht; benzine en alle motorbrandstoffen.

Ook de soorten brandstoffen voor vliegtuigreactoren; Brandstofafval en afval eliminatie; Voedselproducten en supplementen voor menselijke voeding; Foeragewassen en supplementen voor diervoeding; Bouwmaterialen; brandstoffen voor raketten en drijfgassen.

Evenzo is calorievermogen bepaald door calorimetrie in thermodynamische studies van brandbare materialen; in de Energy Balance Study in Ecology; In explosieven en thermische poeders en bij het onderwijzen van basisthermodynamische methoden.

Referenties

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Scheikunde. (8e ed.)). Cengage leren.
2. González J., Cortés l. & Sánchez a. (S.F.)). Adiabatische calorimetrie en zijn toepassingen. Hersteld van: Cenam.mx
3. Wikipedia (2018). Calorimeter. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
4. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (2018). Calimer Definitie in de chemie. Hersteld van: Thoughtco.com
5. Gillespie, Claire. (2018). Hoe werkt door calorimeter werk? Wetenschap. Hersteld van: wetenschap.com