Calorimeter

Calorimeter mengukur perubahan suhu bahan

Apa itu calorimeter?

Dia calorimeter Ia adalah peranti yang mengukur perubahan suhu jumlah bahan (biasanya air). Dengan kata lain, kalorimeter mengukur jumlah haba yang diterima oleh badan atau bekalan.

Di makmal, kalorimeter paling mudah yang dapat dijumpai ialah kaca kopi. Ia digunakan untuk mengukur haba yang diserap atau dilepaskan dalam tindak balas tekanan yang berterusan, dalam larutan akueus. 

Dalam tindak balas eksotermik, jumlah haba yang muncul dapat dikira dari peningkatan suhu kalorimeter dan larutan akueus:

Jumlah haba yang muncul dalam tindak balas = jumlah haba yang menyerap calorimeter + jumlah haba yang menyerap penyelesaiannya

Jumlah haba yang menyerap kalorimeter dipanggil kapasiti kalori kalorimeter. Ini ditentukan dengan memberikan jumlah haba yang diketahui ke kalorimeter dengan jisim air tertentu. Kemudian, kenaikan suhu dalam kalorimeter dan penyelesaian yang terkandung diukur.

Dengan data ini, dan penggunaan haba air tertentu (4.18 J/g. ° C), kapasiti kalori kalorimeter dapat dikira. Kapasiti ini juga dilantik tetap calorimeter.

Bahagian kalorimeter

Calorimeter yang paling banyak digunakan dalam makmal pengajaran kimia adalah kalorimeter yang disebut kapal kopi. Ia terdiri daripada bikar, atau sebaliknya, bekas gabus putih yang mempunyai sifat penebat tertentu. Di dalam bekas ini penyelesaian berair diletakkan dengan badan yang akan menghasilkan atau menyerap haba.

Di bahagian atas bekas, penutup bahan penebat dengan dua lubang diletakkan. Dalam satu, termometer diperkenalkan untuk mengukur perubahan suhu, dan di pihak lain yang lain, lebih baik kaca, yang memenuhi fungsi menggerakkan kandungan larutan akueus.

Jenis kalorimeter dan ciri -cirinya

Gelas kopi

Ia adalah satu yang digunakan dalam penentuan haba yang dikeluarkan oleh tindak balas eksotermik, dan haba yang diserap dalam reaksi endotermik.

Boleh melayani anda: Benchilo Benzoate

Di samping itu, ia boleh digunakan dalam menentukan haba tertentu badan; iaitu, jumlah haba yang gram bahan perlu diserap untuk menaikkan suhunya ke tahap Celsius.  

Pam kalorimetrik

Ia adalah peranti di mana jumlah haba yang muncul atau diserap dalam tindak balas yang berlaku pada jumlah tetap diukur.

Reaksi berlaku dalam bekas keluli tahan (pam), yang direndam dalam jumlah air yang besar. Ini menjadikan suhu air berubah kecil. Oleh itu, diandaikan bahawa perubahan yang berkaitan dengan tindak balas diukur pada jumlah dan suhu tetap.

Ini menunjukkan bahawa kerja tidak dilakukan apabila tindak balas dijalankan dalam pam kalorimetrik.

Reaksi bermula dengan bekalan elektrik melalui kabel yang disambungkan ke pam.

Calorimeter adiabatik

Ia dicirikan dengan mempunyai struktur penebat yang disebut perisai. Perisai berada di sekitar sel di mana perubahan haba dan suhu berlaku. Ia juga disambungkan ke sistem elektronik yang mengekalkan suhunya sangat dekat dengan sel, untuk mengelakkan pemindahan haba.

Dalam kalorimeter adiabatik perbezaan suhu antara kalorimeter dan persekitarannya diminimumkan; serta pekali pemindahan haba dan masa untuk pertukaran haba.

Bahagiannya adalah seperti berikut:

- Sel (atau bekas), diintegrasikan ke dalam sistem penebat yang mana ia adalah tentang mengelakkan kehilangan haba.

- Termometer, untuk mengukur perubahan suhu.

- Pemanas, disambungkan ke sumber voltan elektrik yang dikawal.

- Dan perisai, sudah disebutkan.

Dalam jenis kalorimeter ini, sifat seperti entropi, suhu Debye dan ketumpatan status elektronik dapat ditentukan.

Boleh melayani anda: proses termodinamik

Calorimeter isoperibolic

Ia adalah peranti di mana sel tindak balas dan pam direndam dalam struktur yang disebut jaket. Dalam kes ini, jaket terdiri daripada air, dikekalkan pada suhu malar.

Suhu sel dan pam meningkat apabila haba dilepaskan semasa proses pembakaran; Tetapi suhu jaket air dikekalkan pada suhu tetap.

Mikropemproses mengawal suhu sel dan jaket, menjadikan pembetulan yang diperlukan kebocoran melarikan diri yang disebabkan oleh perbezaan antara kedua -dua suhu.

Pembetulan ini digunakan secara berterusan, dan dengan pembetulan akhir, berdasarkan pengukuran sebelum dan selepas ujian.

Aliran calorimeter

Dibangunkan oleh Calientar, mempunyai peranti untuk menggerakkan gas dalam bekas ke kelajuan yang berterusan. Apabila menambah haba, peningkatan suhu dalam bendalir diukur.

Calorimeter aliran dicirikan oleh:

- Pengukuran tepat kelajuan aliran malar.

- Pengukuran tepat jumlah haba yang diperkenalkan kepada cecair melalui pemanas.

- Pengukuran tepat peningkatan suhu gas yang disebabkan oleh kemasukan tenaga

- Reka bentuk untuk mengukur kapasiti gas di bawah tekanan.

Kalorimetri kalorimeter dengan pengimbasan berbeza

Ia dicirikan dengan mempunyai dua bekas: dalam satu sampel yang akan dikaji diletakkan, sementara yang lain tetap kosong atau bahan rujukan digunakan.

Kedua -dua bekas itu dipanaskan dengan kelajuan tenaga yang berterusan, melalui dua pemanas bebas. Apabila hangat dari kedua -dua bekas bermula, komputer akan menggali perbezaan aliran haba dari pemanas terhadap suhu, sehingga dapat menentukan aliran haba.

Di samping itu, variasi suhu boleh ditentukan bergantung pada masa; Dan akhirnya, kapasiti kalori.

Ia boleh melayani anda: formula separuh maju: Apakah dan contoh (metana, propana, butana ...)

Aplikasi kalorimeter

Dalam fizikokimia

- Calorimeter asas, segelas kopi, membolehkan mengukur jumlah haba yang dimatikan oleh badan atau menyerap. Di dalamnya anda boleh menentukan sama ada tindak balas adalah eksotermik atau endotermik. Di samping itu, haba tertentu badan dapat ditentukan.

- Dengan kalorimeter adiabatik, mungkin untuk menentukan entropi proses kimia dan ketumpatan keadaan elektronik.

Dalam sistem biologi

- Microcalorimeters digunakan untuk mengkaji sistem biologi yang merangkumi interaksi antara molekul, serta perubahan konformasi molekul yang berlaku; Contohnya, dalam paparan molekul. Barisan ini merangkumi kedua -dua perbezaan dan ijazah isoterma.

- Mikrokalorimeter digunakan dalam pembangunan ubat molekul kecil, bioterapeutik dan vaksin.

Calorimeter pam oksigen dan kuasa kalori

Dalam calorimeter pam oksigen pembakaran banyak bahan berlaku, dapat menentukan kekuatan kalorinya. Antara bahan yang dikaji dengan menggunakan kalorimeter ini ialah: arang batu dan kok; Minyak yang boleh dimakan, baik berat dan ringan; petrol dan semua bahan api motor.

Juga jenis bahan api untuk reaktor pesawat; sisa bahan api dan penghapusan sisa; produk makanan dan suplemen untuk pemakanan manusia; Tanaman dan makanan tambahan untuk makanan haiwan; Bahan pembinaan; bahan api untuk roket dan propelan.

Begitu juga, kuasa kalori telah ditentukan oleh kalorimetri dalam kajian termodinamik bahan mudah terbakar; Dalam kajian keseimbangan tenaga dalam ekologi; dalam bahan letupan dan serbuk terma dan dalam pengajaran kaedah termodinamik asas.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (8th ed.). Pembelajaran Cengage.
2. González J., Cortés l. & Sánchez a. (s.F.). Kalorimetri adiabatik dan aplikasinya. Pulih dari: cenam.mx
3. Wikipedia (2018). Calorimeter. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
4. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (2018). Definisi Calimer dalam Kimia. Pulih dari: Thoughtco.com
5. Gillespie, Claire. (2018). Bagaimana dengan kalorimeter berfungsi? Saintifik. Pulih dari: saintifik.com