Ce este un calorimetru în fizică? Definiție, utilizare

În acest articol vom răspunde la întrebarea: "Ce este un calorimetru?". Să definim caracteristica generală a mecanismului dat, principiul său de lucru și domeniile de aplicare, posibilitățile funcționale și valorile măsurate. De asemenea, acordați atenție clasificării și descrierii unor specii specifice.

introducere

Răspunzând la o întrebare despre ce un calorimetru, în termeni generali poate fi descrisă ca fiind instrumentul prin care măsurătoarea este cantitatea de căldură care este eliberată sau absorbită în timpul proceselor biologice fizice, chimice sau.

În 1780, P. Laplace și A. Lavoisier au propus introducerea unei noi unități terminologice "calorimetru". Un dispozitiv similar este folosit și în secțiunea fizică nucleară, care studiază particulele elementare și se numește calorimetrul de ionizare. Cu toate acestea, funcția acestui instrument este de a măsura potențialul energetic al particulelor.

Mecanismul modern

Determinarea capacității de căldură cu ajutorul unui calorimetru de producție modernă face posibilă stabilirea valorii studiate cu o precizie de zece la o sută din procente. Intervalul în care poate funcționa acest dispozitiv variază de la 0,1 la 3500 Kelvin. Tipul de dispozitiv de calorimetru este foarte divers. Aceasta poate fi determinată de natura procesului care este studiat, precum și de durata acestuia. Un alt parametru important pentru determinarea tipului de mecanism este intervalul de temperatură în care au loc măsurătorile, precum și valoarea valorii măsurate a căldurii.

Determinarea echivalentului energetic de către calorimetru poate indica organismului cantitatea corpului care este eliberată în timpul arderii resursei de combustibil. Acest lucru se poate face datorită expresiei Q = CΔT, în care C este indicatorul echivalentului termic (energie). Setați parametrii de definire prin calibrarea instrumentului. O altă valoare a ΔT este funcția semnalului de ieșire cunoscut al calorimetrului.

Distribuție după tip

Este imposibil să răspundă la întrebarea despre ce este un calorimetru, fără a se familiariza cu tipurile de calorimetru.

Unul dintre cei mai comuni reprezentanți ai unor astfel de dispozitive este un calorimetru integrat. Se intenționează să se determine cantitatea totală de căldură Q, care este eliberată la începutul reacției și la sfârșitul acesteia.

Un alt calorimetru cunoscut este un dispozitiv pentru măsurarea puterii de căldură, adică rata la care este eliberată căldura - L. Și ele pot fi, de asemenea, împărțite în funcție de proiectarea mecanismului și metodologia de măsurare, abordarea. Alocați încă calorimetre de tip lichid și masiv. Sunt găsite și dispozitive unice și diferențiale.

Măsurarea căldurii

Ce este un calorimetru în fizică? Definiția spune că acesta este un dispozitiv pentru măsurarea cantității de căldură eliberată. În acest caz, căldura eliberată în cursul reacției chimice poate fi recunoscută numai cu ajutorul unui calorimetru de integrator lichid.

Structura este prezentată sub forma unui vas umplut cu lichid (de obicei apă). Are o cameră experimentală ("bomba calorimetrică"), un agitator, un termometru și un dispozitiv de încălzire.

Măsurători ale sistemelor calorimetrice

Introducerea corecțiilor la evoluția naturală a evoluției căldurii a sistemului poate fi detectată prin schimbarea oricărei stări. Acestea, la rândul lor, sunt determinate prin analizarea cantității de căldură introdusă în dispozitiv. Determinarea constantei calorimetrului are loc înainte de începerea lucrării de măsurare și este comparată cu valoarea setată și corectată. Instrumentele sunt clasificate, ceea ce determină coeficientul. Trebuie să fie înmulțită cu termometrul măsurat prin schimbarea temperaturii dispozitivului.

Prezența efectelor secundare

La datele calorimetru arată numai numărul total de direct incalzeste, care sunt studiate în curs. Pot fi găsite pe partea stoc a procesului (sau procese), care ar putea provoca fenomenul de amestecare evaporarea lichidului, precum și spargerea fiolei cu substanțe și așa mai departe. Constanta N. Definiție calorimetru permite unei persoane să acceseze compararea indicatorilor schimbărilor în fundalul ceva. Cu ajutorul lui este analizată informația.

Căldura unei serii secundare de procese ar trebui să fie determinată prin experiență sau prin calcul, care este exclusă din rezultatele studiilor. Un exemplu de efect secundar poate fi schimbarea inevitabilă a căldurii dintre calorimetru și spațiul și materia înconjurătoare.

Observații izotermice

Există un calorimetru-integrator tip izotermic care permite introducerea modificărilor în stările agregate ale corpurilor care formează partea principală a sistemului. Un exemplu este topirea masei de gheață în camera de gheață a calorimetrului Bunsen. Pentru a afla schimbarea căldurii care afectează starea agregată, dar nu provoacă o schimbare a temperaturii, este posibil să calculam masa materiei și cantitatea de căldură care ar trebui să fie cheltuită pentru aceasta.

Pentru a determina căldura specifică a calorimetrului, este necesar să se știe că este numeric egal cu cantitatea de căldură utilizată pentru încălzirea unei unități de masă a materiei. Unitatea sa este J / kg-K.

Este important să ne amintim că indicele de căldură specific este o caracteristică ambiguă. Există o relație între condițiile de implementare a transferului de căldură și valoarea lucrărilor care însoțesc acest proces.

Tip masiv

Integratorii masivi sunt utilizați pentru a determina entalpia unei substanțe în condiții de temperatură de până la 2500 de grade Celsius. Masa acestui tip de calorimetru poate varia în funcție de greutatea substanței măsurate, deoarece structura constă din metale. De fapt, acesta este un bloc cu un anumit număr de cavități pentru nave. Sunt reacții care sunt destinate unui dispozitiv de încălzire și / sau unui termometru. Produsul din valoarea calorimetrică măsurată prin calorimetru și diferența de creștere a temperaturii în bloc ne arată entalpia substanțelor (a).

curent

Este posibil să se determine capacitatea de căldură a unui gaz sau lichid folosind un calorimetru de labirint care curge. Se stabilește diferența de temperatură care intră și iese din fluxurile staționare ale substanței studiate. De asemenea, determină puterea unui astfel de flux și puterea de căldură, care este emisă de un încălzitor electric, în jouli.

Mijloace de măsurat puterii

Răspunzând la întrebarea despre ce este un calorimetru, va fi important să menționăm scopul acestui instrument pentru determinarea puterii. Un astfel de dispozitiv, spre deosebire de integrator, ar trebui să fie dotat cu o capacitate semnificativă de schimb de căldură. Acest lucru este necesar pentru ca el să poată elimina cantitatea de căldură introdusă în el. Rezultă că starea calorimetrului este măsurată instantaneu.

Valoarea termică a puterii procesului se găsește utilizând calorimetre cu o cochilie. Invenția a fost făcută de un fizician din Franța, E. Calvet. Inițial, mecanismul a fost prezentat sub forma unui bloc metalic echipat cu canale. Au fost construite celule cilindrice speciale destinate desfășurării procesului în curs de investigare. Metalul folosit în construcția camerei este o cochilie. Temperatura sa trebuie menținută la un nivel constant cu o precizie de cinci sau șase Kelvin.

Măsurarea diferenței dintre temperatura celulei și a unității are loc cu ajutorul unei baterii termice, care are până la o mie de lipituri. Parametrii EMF și schimbul de căldură celular sunt proporțional cu diferența mică de temperatură care apare între astfel de componente ca un bloc și o celulă. În același timp, căldura trebuie eliberată sau absorbită în celulă în sine. Foarte adesea în astfel de blocuri există câteva celule care vor funcționa diferențiat.

Numele și clasificarea

Numele obișnuite pentru calorimetre sunt:

• pentru reacții chimice;
• bombardament;
• tip izotermic;
• temperatură scăzută;
• gheață tip.

Toți au date despre originea istorică. Prin numele lor, acestea sunt de obicei necesare, zona în care vor fi folosite. Cu toate acestea, aceste denumiri nu se referă la o caracterizare comparativă sau completă.

Opinia generală a clasificării calorimetrelor se bazează, pe baza unei considerări, a unei dintre cele trei cantități principale, fie singură, fie împreună. Este abordarea analizei indicatorilor care determină metodologia de măsurare a temperaturii, care are:

• sistem calorimetric Tc;
• cartea To;
• cantitatea de căldură L emisă în timpul unei unități de timp (putere termică).

Calorimetrele, cu o valoare constantă de Tc și To, sunt de tip izotermic, iar instrumentele în care Tc = To sunt numite adiabatice. Dacă aparatul funcționează în condiții cu o diferență constantă între temperaturi, se numește un calorimetru cu schimb de căldură constant. Mecanismul isoperibolic are o constantă To, iar Tc este funcția de căldură a puterii L.

Rezultatele finale

Există o serie de factori care pot afecta rezultatul final al măsurătorilor. Una dintre ele este prezența unor modificări care afectează rezultatul final al acestora. Aceasta se datorează fiabilității setului automat de regulatoare de temperatură pentru carcasa izotermică sau adiabatică. În ultimul caz, valoarea temperaturii este determinată de apropierea sa de condițiile schimbătoare ale întregului sistem calorimetric. O astfel de construcție are un ecran metalic și deplasați dispozitivul este prevăzut pentru încălzire, ceea ce reduce fluxul de transfer de căldură și valoarea la un anumit nivel la care temperatura calorimetrului va fi o schimbare în grade zecimale porție pe minut. Acest lucru poate reduce transferul de căldură care apare în timpul experimentului calorimetric la valori extrem de scăzute care pot fi neglijate.

Dispozitivele considerate în acest articol joacă un rol imens în viața umană și sunt una dintre cele mai importante realizări ale științei. Funcția principală a calorimetrului este de a studia datele schimbărilor de temperatură și de a determina prezența defectelor în timpul schimbului de căldură. Există diferite modalități de clasificare a acestor instrumente, legate de parametrii specifici, care diferă puternic. O varietate de metale pot servi drept material pentru fabricarea, de exemplu, calorimetre de cupru, plumb, oțel și altele. Pe lângă substanțele pure, se pot folosi și aliaje.