Какво е калориметър във физиката? Определение, употреба

В тази статия ще отговорим на въпроса "Какво е калориметър?". Да дефинираме общата характеристика на дадения механизъм, неговия работен принцип и области на приложение, функционални възможности и измервателни стойности. Също така обръщайте внимание на класификацията и описанието на някои специфични видове.

въведение

В отговор на въпроса какво е калориметър, като цяло той може да се характеризира като инструмент, чрез който се измерва количеството топлина, което се освобождава или абсорбира по време на физически, химически или биологични процеси.

През 1780 г. П. Лаплас и А. Лавоазие предложиха въвеждането на нова терминологична единица "калориметър". Подобно устройство се използва и в секцията за ядрена физика, която изследва елементарните частици и се нарича йонизационен калориметър. Функцията на този инструмент обаче е да измерва енергийния потенциал на частиците.

Съвременният механизъм

Определянето на топлинната мощност от калориметъра на съвременното производство дава възможност да се определи изследваната стойност с точност от десет до една стотна от процента. Диапазонът, в който устройството може да работи, варира от 0,1 до 3500 Келвин. Типът на калориметъра е много разнообразен. Тя може да бъде определена от естеството на процеса, който се проучва, както и от продължителността му. Друг важен параметър за определяне на вида на механизма е температурният диапазон, в който се извършват измерванията, както и количеството на измерената топлинна стойност.

Определянето на енергийния еквивалент от калориметъра може да покаже на тялото количеството на тялото, което се отделя по време на изгарянето на горивния ресурс. Това може да стане благодарение на израза Q = CΔT, в който С е индикаторът на термичния (енергиен) еквивалент. Задайте параметрите за дефиниране чрез калибриране на инструмента. Друга стойност на ΔT е функцията на известния изходен сигнал на калориметъра.

Разпределение по тип

Невъзможно е да се отговори на въпроса какъв е калориметърът, без да се запознаете с типовете му.

Един от най-често срещаните представители на такива устройства е интеграторен калориметър. Целта е да се определи общото количество топлина Q, което се освобождава в началото на реакцията и в нейния край.

Друг широко известен калориметър е устройство за измерване на топлинната мощност, т.е. скоростта, с която се отделя топлина - L. И те могат да бъдат разделени според конструкцията на механизма и методологията на измерване, подхода. Все още се разпределят калориметри от течен и масивен тип. Също така са намерени единични и диференциални устройства.

Измерване на топлината

Какво е калориметър във физиката? Дефиницията казва, че това е устройство за измерване на количеството освободена топлина. В този случай топлината, освободена в хода на химическата реакция, може да се разпознае само чрез калориметър за течен интегратор.

Структурата е представена под формата на съд, пълен с течност (обикновено вода). Има експериментална камера ("калориметрична бомба"), бъркалка, термометър и устройство за нагряване.

Измервания на калориметрични системи

Въвеждането на корекции в естествения ход на топлинната еволюция на системата може да бъде открито чрез промяна на някое от нейните състояния. Те, от своя страна, се определят чрез анализиране на количеството топлина, което се въвежда в устройството. Определянето на константата на калориметъра се извършва преди началото на измервателната работа и се сравнява със зададената и коригираната стойност. Инструментите се степенуват, което определя коефициента. Тя трябва да бъде умножена с измерения термометър, като се промени температурата на устройството.

Наличието на странични ефекти

В действителност, калориметричните данни показват директно само общия брой загрявания, които се изследват в процеса. все още може да се намери на склад страна на процеса (или процеси), която може да доведе до смесване феномена на изпаряване на течността, както и счупване на ампулата с вещества и т. Н. Определяне калориметър постоянна позволява на човек за достъп сравняване на показателите за промени в контекста на нещо. С негова помощ тази информация се анализира.

Топлината на страничната серия от процеси трябва да се определя от опит или от изчисление, което се изключва от резултатите от проучванията. Пример за страничен ефект може да бъде неизбежният топлообмен между калориметъра и околното пространство и материя.

Изотермични наблюдения

Има изотермичен тип калориметър-интегратор, който позволява да се въведат промени в агрегатните състояния на тела, които формират основната част от системата. Пример за това е топенето на ледената маса в ледената камера на Bunsen калориметъра. За да научим промените в топлината, които оказват влияние върху общото състояние, но не предизвикват промяна в температурата, е възможно да изчислим масата на материята и количеството топлина, което би трябвало да се изразходва за това.

За да се определи специфичната топлина на калориметъра, е необходимо да се знае, че той е цифрово равен на количеството топлина, която се изразходва за нагряване на единица маса от материя. Неговата единица е J / kg-K.

Важно е да запомните, че специфичният топлинен индекс е двусмислена характеристика. Съществува връзка между условията за осъществяване на топлопреминаването и стойността на работата, която придружава този процес.

Масивен тип

Масови интегратори се използват за определяне на енталпията на дадено вещество при температурни условия до 2500 градуса по Целзий. Масата на този тип калориметър може да варира в зависимост от теглото на измереното вещество, тъй като структурата се състои от метали. Всъщност това е блок с определен брой кухини за плавателните съдове. Това са реакции, които са предназначени за нагревателно устройство и / или термометър. Продуктът от топлинната стойност, измерен от калориметъра, и разликата в покачването на температурата в блока ни показва енталпията на веществата (а).

поток

Възможно е да се определи топлинният капацитет на газ или течност, използвайки течащ лабиринтен калориметър. То определя разликата в температурата, която навлиза и излиза от стационарните потоци на изследваното вещество. Той също определя силата на такъв поток и силата на топлината, която се излъчва от електрически нагревател, в джаули.

Средства за измерване на мощност

Отговаряйки на въпроса какъв е калориметърът, ще бъде важно да се спомене целта на този инструмент за определяне на мощността. Такова устройство, за разлика от интегратора, трябва да има значителна способност за топлообмен. Това е необходимо, за да може да премахне количеството топлина, което се вкарва в него. От това следва, че състоянието на калориметъра е в моментно измерване.

Топлинната стойност на мощността на процеса се установява чрез използване на калориметри с обвивка. Изобретението е направено от физик от Франция Е. Калвет. Първоначално механизмът е представен под формата на метален блок, оборудван с канали. Представени са специални цилиндрични клетки, предназначени за провеждане на разследвания процес. Металът, който се използва в конструкцията на камерата, е черупка. Температурата му трябва да се поддържа постоянно с точност от пет или шест Келвин.

Измерването на разликата между температурата на клетката и уреда се извършва с помощта на термо батерия, която има до хиляда спойки. Параметрите на неговия ЕМП и топлообменът на клетките са пропорционални на малката разлика в температурата, която възниква между такива компоненти като блок и клетка. В същото време, топлината трябва да се освободи или абсорбира в самата клетка. Много често в такива блокове има няколко клетки, които ще работят различно.

Име и класификация

Обичайните имена на калориметрите са:

• за химични реакции;
• бомбардировките;
• изотермичен тип;
• нискотемпературен тип;
• тип лед.

Всички те имат данни за исторически произход. По тяхно име, обикновено се изисква, областта, в която ще бъдат използвани. Тези имена обаче не се отнасят до сравнителна или пълна характеристика.

Общото виждане за класификацията на калориметрите се основава на базата на отчитането на едно от трите основни количества, самостоятелно или заедно. Това е подходът към анализа на индикаторите, който определя методиката за измерване на температурата, която има:

• калориметрична система Tc;
• на черупката;
• количеството топлина L, излъчено по време на единица време (топлинна мощност).

Калориметрите с постоянна стойност на Tc и To са от изотермичен тип и инструменти, в които Tc = To се наричат ​​адиабатични. Ако устройството работи в условия с постоянна разлика между температурите, той се нарича калориметър с постоянен топлообмен. Изопериболичният механизъм има постоянна То и Тс е топлинната функция на мощността L.

Окончателни резултати

Съществуват редица фактори, които могат да повлияят на крайния резултат от измерванията. Една от тях е наличието на промени, които оказват влияние върху крайния им резултат. Това се дължи на надеждността на автоматичния комплект температурни регулатори за изотермичната или адиабатната обвивка. В последната от тях температурната стойност се определя от нейната близост до променящите се условия на цялата калориметрична система. Такава конструкция има метален екран и да се премести е предвидено устройството за нагряване, което намалява притока на пренос на топлина и стойността до определено ниво, при която температурата на калориметър ще бъде промяна в десетичната част степени на минута. Това може да намали преноса на топлина, който се получава по време на калориметричния експеримент, до изключително ниски стойности, които могат да бъдат пренебрегнати.

Устройствата, разгледани в тази статия, играят огромна роля в човешкия живот и са едно от най-значимите постижения на науката. Основната функция на калориметъра е да се изследват данните за температурните промени и да се определи наличието на дефекти по време на топлообмен. Съществуват различни начини за класифициране на тези инструменти, свързани със специфични параметри, които се различават рязко. Разнообразие от метали може да служи като материал за производство, например медни калориметри, олово, стомана и други. В допълнение към чистите вещества, могат да се използват и сплави.