Kalorymetr

Kalorymetr

Kalorymetr to przyrząd laboratoryjny służący do pomiaru ciepła wydzielanego lub pobieranego podczas procesów chemicznych i fizycznych. Umożliwia wyznaczanie ciepła właściwego cieczy i ciał stałych, ciepła topnienia oraz ciepła parowania. Pomiar kalorymetryczny pozwala również na badanie zmian termodynamicznych, takich jak entalpia i entropia.

Kalorymetr „szkolny”

Najprostszy typ kalorymetru, tzw. „szkolny”, mierzy zmiany temperatury w czasie reakcji, przy ściśle określonej masie próbki. Układ musi być dobrze izolowany cieplnie, co pozwala uniknąć przypadkowej wymiany ciepła z otoczeniem. Kalorymetr szkolny jest skuteczny przy dużych zmianach temperatury i jest stosowany głównie w systemach ciekłych. W szkołach najczęściej spotyka się kalorymetry aluminiowe, podczas gdy w laboratoriach używane są bardziej zaawansowane modele, często połączone z komputerami.

Ciepło przemiany oblicza się przy użyciu równania bilansu ciepła:

$dQ\; =\; d(C\_B\; T\_B)\; +\; d\; \backslash left(\; \backslash frac\{T\_B\; –\; T\_O\}\{R\}\; \backslash right)$

gdzie:

• $Q$ – ciepło wydzielone próbki,
• $C\_B$ – pojemność cieplna bloku kalorymetru,
• $T\_B$ – temperatura bloku kalorymetru,
• $T\_O$ – temperatura osłony kalorymetru,
• $R$ – opór cieplny kalorymetru.

Inne typy kalorymetrów

Dokładniejsze pomiary efektów cieplnych można uzyskać, stosując kalorymetry, które nie opierają się jedynie na pomiarze temperatury. Oto niektóre z nich:

• Kalorymetr wodno-lodowy – mierzy efekty cieplne na podstawie ilości wody wytopionej z lodu. Był pierwszym kalorymetrem skonstruowanym przez Lavoisiera i Laplace’a w 1780 roku.
• Bomba kalorymetryczna – umożliwia pomiar gwałtownych procesów, takich jak eksplozje, poprzez pomiar ciepła wydobywającego się z kalorymetru po ich zainicjowaniu.
• Kalorymetr przepływu ciepła – dokonuje pomiaru ciepła przez porównanie temperatury medium chłodząco-grzejnego z badaną próbą.
• Kalorymetr bilansu ciepła – utrzymuje stałą temperaturę układu, a ciepło oblicza na podstawie energii dostarczonej lub odebranej z medium.
• Kalorymetr różnicowy – porównuje dwa układy, aby obliczyć różnice w energii potrzebnej do utrzymania ich w tej samej temperaturze.

Przypisy

Kategoria: Przyrządy pomiarowe