Калориметър (от CALOR - топлина и Metor - измерва) - устройство за измерване на количеството. освободено или абсорбира в която и физични, химични или биологични процеси. Терминът "калориметър" беше предложена и ().
Използванията и - устройство за измерване на енергия на частиците.
Съвременните калориметрични работят в диапазона от 0.1 до 3500 и позволяват да се измери количеството топлина до 0.01-10%. калориметрични апарат е много гъвкава и зависи от естеството и продължителността на процеса на изследване, регион температура в които са направени измерванията, количеството топлина се измерва и изисква точност.
Калориметър за измерване на общото количество топлина Q. освободен по време на това от началото до края се нарича калориметър интегратор
Калориметър за измерване на топлинна (скорост на отделяне на топлина) L и промени своите на различни етапи - на електромера или осцилоскоп-калориметър. Чрез изграждане, системата за измерване калориметър и метод разлика между течни и масивни калориметрични, единична и двойна (диференциални).
Течен калориметър интегратор с променлива обвивка температура изотермични се използва за измерване на топлина на разтваряне и топлината на химични реакции. Той се състои от съд с течност (обикновено вода), които са: камерата за провеждане на процеса на тест ( "бомба калориметър"), бъркалка, нагревател и. Топлината, освободена в камерата, след това разпределена между камерата, течността и другите части на калориметъра, които заедно се наричат калориметър система инструмент.
При температурата на течен изотермични калориметрични обвивка се поддържа постоянна. При определяне на химическата реакция нагрява най-големите трудности често свързани с не се вземат под внимание вторични процеси, и определянето на пълнота на реакцията и на необходимостта да се вземат предвид няколко реакции.
Промяната в състояние (например, температура) калориметричен система измерва количеството топлина, въведени в калориметър. Отоплителната система е фиксирана топломер. Преди калориметър измервания - определяне на промяната на температурата на калориметър в системата за съобщение известно количество топлина, за да го (или нагревателя на калориметъра в резултат на химична реакция камера с известно количество стандартна субстанция). В резултат на това за получаване на топлинна калибриране стойност на калориметъра, т.е.. който трябва да бъде умножена по измерва промяната на температурата на калориметър с термометър за определяне на количеството топлина постави в него. Термичната стойността на калориметъра е (в) калориметричен система. Определяне на неизвестно топлината на изгаряне или друга химична реакция Q намалява до промяна температура АТ калориметричен измервателна система, причинени от процеса изследвани: Q = АТ С. Обикновено Q стойност по теглото на вещество в камерата за калориметър.
Странични процеси в калориметрични измервания [| ]
Калориметрични измервания позволяват директно да се определи само количеството топлина на процеса на изпитване и различни вторични процеси, като например разбъркване, изпаряване на водата, счупването на ампулата с материала и така нататък. Н. Топлината на странични реакции трябва да се определя от експеримент или изчисление и изключени от крайния резултат. Един от процесите е неизбежен страничен топломер с околната среда и чрез. В ред счетоводна странични процеси предимно система за обмен на топлина калориметричен съраунд обвивка, чиято температура се контролира.
интегратор калориметър тип друга - изотермично (постоянна температура) влезе горе топлината не се променя температурата на калориметричната система и причинява промяна в тялото, които са част от системата (например, топене на лед в лед калориметър). Броят на въведения топлината се изчислява в този случай от теглото вещество, което променя състоянието на агрегация (например, тегло на разтопения лед, която може да бъде измерена чрез промяна на обема на сместа от лед и вода), и.
Мащабна калориметър интегратор често се използва за определяне на веществата при високи температури (2500 ° С). Системата за калориметър в този вид калориметър е блок от метал (обикновено от или) с вдлъбнатини за съда, в който реакцията протича, термометър и нагревател. Енталпията на веществото се изчислява като продукта от топлинни стойности на температурата на прозорци блок разлика калориметър, измерена след спада в гнездото си ампула с определено количество вещество, и след това празната ампулата, загрява се до същата температура.
газове, а понякога и течности, определени по т. н. калориметрични лабиринт поток - на разликата в температурата на входа и изхода на флуидния поток или стационарен газов поток, и силата на Джаул топлината, специален електрически нагревател калориметър.
Калориметър работи като електромера, за разлика калориметър интегратор трябва да има значителен пренос на топлина към входа към него количеството отстранява бързо топлина и калориметър състояние определя от моментната стойност на мощността на топлинната процес. Термично процес мощност е пренос на топлина от калориметър с черупката. Тези топломери, разработени от френския физик. представлява метален блок с канали, които са поставени в цилиндричен клетката. В клетката, процесът на изследване се провежда; метален блок играе ролята на черупката (температурата се поддържа постоянна с точност от 10 -5 -10 -6 K). Температурната разлика измерва чрез единична клетка и термоелектрически като 1000 възли. Топлообмен клетка и малък термоелектрически е пропорционална на температурната разлика срещащи между устройството и клетката, когато топлината, освободена или абсорбира в нея. Блокът се поставя предимно две клетки, действащи като диференциален калориметър: термоелектрически всяка клетка има същия брой възли и следователно тяхната разлика EMF позволява да се определи директно разликата в потоците на топлинен капацитет, въведени в клетката. Този метод избягва изкривяване измервания измерваната случайни флуктуации блокират температура. На всяка клетка обикновено монтирани две термоелектрически, един компенсира топлинната мощност на изпитването се основава на процеса. и други (индикатор) се използва за измерване на некомпенсирано част на топлинния поток. В този случай, устройството работи като калориметър компенсация диференциална При стайна температура, такива калориметрични измерени термичен процес мощност до 1 MW.
Общи имена калориметрични - "химична реакция", "бомбардиране", "изотермични", "лед", "ниска температура" - са исторически произход и точка главно до метод и условия на работа калориметрични са нито пълна нито Сравнителен им характеристика.
Най-общата класификация на топломери могат да се изграждат на базата на разглеждане на трите основни променливи, които определят измервателната техника: колориметричен система температура Tc; До температурата на обвивката. Ambient система топломер; L. количество топлина освобождава в калориметър за единица време (топлинен капацитет).
Топломери с постоянен Tc и да се обадя изотермични; с Tc = To - адиабатно; Калориметър работи при постоянна температура разлика Tc - Да. нарича топломер с постоянен пренос на топлина; в isoperibolic калориметър (това се нарича калориметър с обвивка изотермични) е постоянно да. и Тс е функция на топлинен капацитет L.
Фактори, влияещи върху крайния резултат от измерването [| ]
Важен фактор, който влияе на крайния резултат от измерванията е надеждна работа на автоматичното регулиране на температурата изотермични или адиабатни черупки. В температурата на адиабатно калориметър черупка се регулира така, че да е винаги близо до температурата на смяна на системата топломер. Адиабатичната обвивка - лек метален екран, снабдена с нагревател, - намалява топлообмена така, че температурата на калориметър варира само няколко десет хилядни DG / мин. тя често намалява топлообмена при калориметричната експериментът да незначителна стойност, която може да бъде пренебрегната. Ако е необходимо, резултатите от директни измервания се коригират за обмен на топлина, методът на изчисляване, който се основава на - пропорционалността между калориметър топлинния поток и разликата в камерата на температурите им, ако разликата е малък (3-4 ° С).
За изотермични калориметър с обвивка от топлина на химическа реакция може да бъде определена с точност до 0.01%. Ако калориметрични малки размери, температурата варира повече от 2-3 ° С и процеса на наблюдение е дълъг, след изотермични корекция на плик за топлообмен може да достигне 15-20% от измерената стойност и силно ограничава точността на измерванията. В тези случаи е по-целесъобразно да се използва адиабатен черупка.
С адиабатно калориметър се определя в границите от 0.1 до 1000 К. специфичната топлина на твърди и течни материали при стайна и ниски температури адиабатно калориметър защитен кожух вакуум се потапят инча напълни с течност. или. При повишени температури (над 100 ° С) се поставя в термостатна калориметър електрическа пещ.
Темата на днешния урок се фокусира върху това как да се определи специфичната топлина на вещество емпирично, т.е.. Е. В практиката. По-специално, ние смятаме, определянето на специфичната топлина на твърдо вещество, например - метален (месинг) на цилиндъра.
Цел: Да се определи специфичната топлина капацитет на метал цилиндъра.
Обект на изследване: цилиндър месинг спряно с конец.
Апаратура и материали: метален цилиндър на резбата (фигура 1.), чаша с гореща чаша вода (фигура 2), два термометъра (фигура 3.), Везни (Фигура 4) калориметър (Фигура 5.).
Фиг. 3. термометър ()
Фиг. 5. калориметър ()
обработка на данни и изчисляване на резултатите:
Измерената равновесно състояние крайната температура в калориметъра и останалите данни, които ни позволяват да се изчисли специфична топлина капацитет на метал материал на цилиндъра. Изчислете желаната стойност ние въз основа на факта, че на охлаждане, цилиндъра дава точно същото количество топлина, която получава вода при загряване, така наречения пренос на топлина.
Съответно, следните уравнения. За нагряване количество вода топлина:
специфична топлина на вода (таблична стойност);
маса на вода, която може да се определи с помощта на тегло кг;
крайната температура на вода на цилиндъра и се измерва с термометър, о;
първоначалната температура на студената вода, измерена с термометър, о.
За охлаждане на количеството метален цилиндър на топлина:
специфичната топлина на металния материал на цилиндъра (желаната стойност);
маса цилиндър, който може да се определи с помощта на тегло кг;
температура гореща вода и, съответно, началната температура на цилиндъра, измерена с термометър, о;
крайната температура на вода на цилиндъра и се измерва с термометър, о.
Забележка. В двете формули, ние се изважда от голям ниска температура за определяне на положителна стойност на количеството топлина.
Както бе споменато по-рано, поради топлина трансфер между студена вода и метален цилиндър на количеството топлина, равен на:
.
Вследствие на специфичната топлина на материала на цилиндъра:
Получените по какъвто и лабораторни упражнения резултатите могат да бъдат удобно, написани на масата, и да се извършват за средния приблизителна възможно най-точно резултатите от няколко измервания и изчисления. В този случай, масата може да изглежда по следния начин:
Масата на вода в калориметъра
Заключение: изчислената стойност на специфичната топлина на цилиндър материал.
Днес, ние прегледахме методиката на лабораторната работа на измерване на специфичната топлина капацитета на твърдите частици. В следващия урок ще говорим за освобождаване на енергия по време на изгарянето на гориво.
Списъкът на препоръчителна четене
1. Gendenshteyn L. Е, Kaidalov AB Kozhevnikov VB / Ed. Орлов VA Roizen II 8. физика - М. Мнемозина.
3. Fadeev АА Болт AV Kiselev физика 8. DF - М. образование.
Препоръчителни връзки към онлайн ресурси
Препоръчителна домашна работа
1. На какъв етап от лабораторната работа е вероятно да получите най-добрата точност на измерването?
2. Какви са материалите и устройството топломер за да се получи най-точни резултати?
3. оферта техника за измерване на специфичната топлина на флуида.
Калориметър - устройство за измерване на количеството топлина, топлинен капацитет, топлина на изгаряне и т.н. D. Най-простият калориметър е система от два цилиндрични контейнери с различни диаметри .. По-малък съд 1 се вмъква в по-голям 2 от изолационен стойка 3. странични повърхности са разделени контейнери слой СЗО-й дух 4, който също е изолационни свойства.
Тази система позволява да се намали загубата на топлина чрез измерване на количеството топлина, освободено или абсорбира в термични процеси :. отопление на топене, точка на кипене, кристализация и т.н. P. калориметрия - набор от методи за измерване на топлинни ефекти (топлина количество), придружаващи различни физични, химични и биологични процеси (например, парене вещества, топлообмен, разделяне, или поглъщане на енергия в химични реакции).
Свързани статии