Kalorimeter

Et kalorimeter måler temperaturendringen av et stoff

Hva er kalorimeter?

Han kalorimeter Det er en enhet som måler temperaturendringen av en mengde stoff (vanligvis vann). Med andre ord måler et kalorimeter mengden varme som en kropp mottar eller forsyninger.

I laboratoriet er det enkleste kalorimeteret som finnes det av kaffeglasset. Den brukes til å måle varmen som absorberes eller frigjøres i en konstant trykkreaksjon, i vandig løsning. 

I en eksoterm reaksjon kan mengden varme som dukker opp beregnes ut fra økningen i temperaturen på kalorimeteret og den vandige oppløsningen:

Mengde varme som dukker opp i reaksjonen = mengde varme som absorberer kalorimeteret + mengden varme som absorberer løsningen

Mengden varme som absorberer kalorimeteret kalles kalorikapasiteten til kalorimeteret. Dette bestemmes ved å gi en kjent mengde varme til kalorimeteret med en viss vannmasse. Deretter måles temperaturøkningen i kalorimeteret og løsningen den inneholder.

Med disse dataene, og bruken av den spesifikke vannvarmen (4,18 J/g. ° C), kan kalorikapasiteten til kalorimeter beregnes. Denne kapasiteten utnevnes også konstant av kalorimeteret.

Deler av kalorimeteret

Det mest brukte kalorimeteret i kjemiundervisningslaboratorier er kalorimeteret som kalles kaffekar. Det består av et begerglass, eller i stedet en hvit korkbeholder som har visse isolerende egenskaper. Innenfor denne beholderen plasseres den vandige oppløsningen med kroppen som vil produsere eller absorbere varme.

I den øvre delen av beholderen er et lokk med isolerende materiale med to hull plassert. I det ene blir et termometer introdusert for å måle temperaturendringer, og i det andre en agitator, helst glass, som oppfyller funksjonen for å flytte innholdet i den vandige løsningen.

Typer kalorimeter og dens egenskaper

Glasset med kaffe

Det er en som brukes i bestemmelsen av varme frigitt ved en eksoterm reaksjon, og varmen absorbert i en endoterm reaksjon.

Kan tjene deg: Benchilo Benzoate

I tillegg kan det brukes til å bestemme den spesifikke varmen til et legeme; Det vil si at mengden varme som et gram av stoffet trenger å absorbere for å heve temperaturen i en Celsius -grad.  

Den kalorimetriske pumpen

Det er en enhet der mengden varme som dukker opp eller absorberes i en reaksjon som oppstår ved konstant volum, måles.

Reaksjonen finner sted i en resistent stålbeholder (pumpen), som er nedsenket i et stort volum vann. Dette gjør at vanntemperaturendringer er små. Derfor antas det at endringene forbundet med reaksjonen måles ved konstant volum og temperatur.

Dette indikerer at arbeid ikke blir gjort når en reaksjon utføres i en kalorimetrisk pumpe.

Reaksjonen begynner med tilførsel av strøm gjennom kabler koblet til pumpen.

Det adiabatiske kalorimeteret

Det er preget av å ha en isolerende struktur som kalles et skjold. Skjoldet er rundt cellen der det skjer varme og temperaturendringer. Det er også koblet til et elektronisk system som opprettholder temperaturen veldig nær cellen, for å unngå varmeoverføring.

I et adiabatisk kalorimeter minimeres temperaturforskjellen mellom kalorimeteret og omgivelsene; samt varmeoverføringskoeffisienten og tiden for varmeutveksling.

Delene er som følger:

- Cellen (eller beholderen), integrert i et isolasjonssystem som det handler om å unngå varmetap.

- Termometeret, for å måle temperaturendringer.

- En varmeapparat, koblet til en kontrollerbar kilde til elektrisk spenning.

- Og skjoldet, allerede nevnt.

I denne typen kalorimeter kan egenskaper som entropi, Debye -temperatur og elektronisk statusetthet bestemmes.

Kan tjene deg: Termodynamiske prosesser

Det isoperibolske kalorimeteret

Det er en enhet der reaksjonscellen og pumpen er nedsenket i en struktur som kalles en jakke. I dette tilfellet består jakken av vann, opprettholdt ved konstant temperatur.

Temperaturen på cellen og pumpen stiger når varmen frigjøres under forbrenningsprosessen; Men vannjakkstemperaturen opprettholdes ved fast temperatur.

En mikroprosessor styrer temperaturen på cellen og jakken, og gjør de nødvendige korreksjonene av lekkasjen av flukt som følger av forskjellene mellom de to temperaturene.

Disse korreksjonene brukes kontinuerlig, og med en endelig korreksjon, basert på målinger før og etter testen.

Strømningskalorimeter

Utviklet av Calientar, har en enhet for å flytte en gass i en beholder til en konstant hastighet. Når du tilsetter varme, måles økningen i væsken.

Flow Calorimeter er preget av:

- En nøyaktig måling av hastigheten på konstant strømning.

- Nøyaktig måling av mengden varme som ble innført til væsken gjennom en varmeovn.

- En nøyaktig måling av temperaturøkningen i gass forårsaket av energiinntreden

- Et design for å måle kapasiteten til en gass under trykk.

Kalorimetri kalorimeter ved differensial skanning

Det er preget av å ha to containere: i den ene blir prøven som skal studeres plassert, mens den andre forblir tomt eller et referansemateriale brukes.

De to beholderne blir oppvarmet til en konstant energihastighet, ved hjelp av to uavhengige varmeovner. Når varmoppføringen av de to beholderne begynner, vil datamaskinen tegne varmestrømningsforskjellen fra varmeren mot temperaturen, og dermed være i stand til å bestemme varmestrømmen.

I tillegg kan variasjonen av temperaturen bestemmes avhengig av tid; Og til slutt kalorikapasitet.

Det kan tjene deg: semi -utviklet formel: hva er og eksempler (metan, propan, butan ...)

Bruksområder av et kalorimeter

I fysisk -kjemi

- Grunnleggende kalorimeter, et glass kaffe, tillater måling av mengden varme som en kropp gir fra seg eller absorberer. I dem kan du bestemme om en reaksjon er eksoterm eller endotermisk. I tillegg kan den spesifikke varmen til et legeme bestemmes.

- Med det adiabatiske kalorimeteret har det vært mulig å bestemme entropien til en kjemisk prosess og den elektroniske tilstandstettheten.

I biologiske systemer

- Mikrokalorimeter brukes til å studere biologiske systemer som inkluderer interaksjoner mellom molekyler, så vel som molekylære konformasjonsendringer som oppstår; For eksempel i visningen av et molekyl. Linjen inkluderer både differensiell feiende og isotermisk grad.

- Mikrokalorimeteret brukes i utviklingen av små, bioterapeutiske og vaksinemolekyler medisiner.

Oksygenpumpens kalorimeter og kalorikraft

I oksygenpumpens kalorimeter oppstår forbrenningen av mange stoffer, og kan bestemme dens kalorikraft. Blant stoffene som er studert ved bruk av dette kalorimeteret er: kull og koks; spiselige oljer, både tunge og lette; bensin og all motorisk drivstoff.

Også typene drivstoff for flyreaktorer; Drivstoffavfall og eliminering av avfall; matprodukter og kosttilskudd for menneskelig ernæring; Fôravlinger og kosttilskudd for dyrefôr; Bygningsmaterialer; drivstoff for raketter og drivmidler.

På samme måte er kalorikraft bestemt ved kalorimetri i termodynamiske studier av brennbare materialer; i Energy Balance Study in Ecology; i eksplosiver og termiske pulver og i undervisningen av grunnleggende termodynamiske metoder.

Referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kjemi. (8. utg.). Cengage Learning.
2. González J., Cortés l. & Sánchez a. (s.F.). Adiabatisk kalorimetri og dens applikasjoner. Gjenopprettet fra: Cenam.MX
3. Wikipedia (2018). Kalorimeter. Hentet fra: i.Wikipedia.org
4. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (2018). Calimer Definisjon i kjemi. Gjenopprettet fra: Thoughtco.com
5. Gillespie, Claire. (2018). Hvordan fungerer ved kalorimeter? Scienting. Gjenopprettet fra: Scienting.com