몫:
열량계 역사, 부품, 유형 및 특성
그 열량계 알려진 비열의 물질 (일반적으로 물)의 온도 변화를 측정하는 데 사용되는 장치입니다. 이 온도 변화는 연구되는 공정에서 흡수되거나 방출되는 열에 기인합니다. 그것이 반응이라면 화학적이거나, 상 또는 상태 변화로 구성되는 경우 물리적 인 것.
실험실에서 발견 할 수있는 가장 간단한 칼로리 미터는 커피 컵입니다. 그것은 수용액에서 일정한 압력으로 반응에서 흡수되거나 방출되는 열을 측정하는 데 사용됩니다. 반응은 시약 또는 가스 생성물의 개입을 피하기 위해 선택됩니다.
발열 반응에서, 방출되는 열의 양은 열량계 및 수용액의 온도 증가로부터 계산 될 수있다 :
반응에서 방출되는 열의 양 = 열량계가 흡수하는 열의 양 + 용액이 흡수하는 열의 양
칼로리 미터가 흡수하는 열의 양을 열량계의 칼로리 용량이라고합니다. 이것은 주어진 양의 물로 열량계에 알려진 양의 열을 공급하여 결정됩니다. 그런 다음 열량계의 온도 상승과 포함 된 용액의 온도가 측정됩니다.
이러한 데이터와 물의 비열 (4.18 J / g.ºC)을 사용하여 칼로리 미터의 칼로리 용량을 계산할 수 있습니다. 이 용량을 칼로리 미터 상수라고도합니다..
한편, 수용액에 의해 얻어진 열은 m · ce · Δt와 동일하다. 공식 m = 물의 질량, ce = 물의 비열 및 Δt = 온도의 변화. 이 모든 것을 알면, 발열 반응에 의해 방출되는 열의 양을 계산할 수있다.
색인
- 1 칼로리 미터의 역사
- 2 개 부품
- 3 종류와 특성
- 3.1 커피 잔
- 3.2 열량 측정 펌프
- 3.3 단열 칼로리 미터
- 3.4 isoperibolic 칼로리 미터
- 3.5 흐름 열량계
- 3.6 시차 주사 열량계 열량계
- 4 응용 프로그램
- 4.1 물리 화학에서
- 4.2 생물학적 시스템에서
- 4.3 산소 펌프 및 칼로리 전력의 열량계
- 5 참고
열량계의 역사
1780 년 프랑스 화학자 인 A. L. Lavoisier는 화학의 아버지 중 한 사람으로 여겨져 기니피그를 사용하여 호흡에 의한 열의 생성을 측정했습니다.
어떻게? 칼로리 미터와 유사한 장치 사용. 기니 돼지에 의해 생성 된 열은 장치를 에워싸는 눈이 녹는 것으로 증명되었다..
연구자 A. L Lavoisier (1743-1794)와 P. S. Laplace (1749-1827)는 얼음 녹이는 방법으로 인체의 비열을 측정하는 열량계를 설계했습니다.
칼로리 미터는 니스 도금 된 원통형 비커로 구성되었으며, 삼각대로 고정되어 깔때기로 내부적으로 종결되었습니다. 내부에는 또 다른 유리가 외부 챔버를 통과하고 열쇠가 제공된 튜브와 함께 이전의 것과 비슷하게 배치되었습니다. 두 번째 유리 안쪽에는 격자가있었습니다..
이 그리드에는 특정한 열을 결정하고자하는 대상 또는 물체가 놓여있었습니다. 얼음은 바스켓처럼 동심의 용기 안에 놓였습니다..
몸에 의해 생성 된 열은 얼음에 흡수되어 융해되었습니다. 그리고 얼음이 녹아있는 액상의 수분 생성물이 수집되어 내부 유리의 열쇠가 열렸다..
그리고 마지막으로, 물의 무게를 측정하면 용융 된 얼음의 질량이 알려졌다..
부품
화학 교육 실험실에서 가장 일반적으로 사용되는 열량계는 소위 커피 컵 열량계입니다. 이 칼로리 미터는 비커 또는 대신 특정 절연 특성을 갖는 애니메이션 재료의 컨테이너로 구성됩니다. 이 용기 안에는 수용액이 몸체와 함께 놓여 져서 열을 발생 시키거나 흡수합니다..
용기의 상부에는 두 개의 구멍이있는 절연 물질의 덮개가 놓여있다. 하나는 온도 변화를 측정하기 위해 온도계가 도입되고, 다른 하나는 교반기, 바람직하게는 유리 재료로되어 수용액의 내용물을 이동시키는 기능을 수행한다.
이미지는 열량 측정 펌프의 부품을 보여줍니다. 그러나 온도계와 교반기가 있으며 여러 열량계의 공통 요소가 있음을 알 수 있습니다.
유형 및 특성
커피 잔
그것은 발열 반응에 의해 방출되는 열의 결정에 사용되는 것이며, 흡열 반응에서 흡수 된 열.
또한 그것은 신체의 비열을 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 즉 섭씨 1도 정도 기온을 올리려면 물질 그램이 흡수해야하는 열의 양. .
열량 측정 펌프
이것은 일정한 부피에서 일어나는 반응에서 방출되거나 흡수되는 열의 양을 측정하는 장치입니다.
반응은 강철 용기 (펌프)에서 일어나며,이 강 용기는 다량의 물에 담겨 있습니다. 이것은 수온의 변화를 작게 만든다. 따라서, 반응과 관련된 변화는 일정한 온도 및 부피에서 측정된다고 가정한다.
위의 내용은 반응이 열량 측정 펌프에서 수행 될 때 아무런 작업도 수행되지 않음을 나타냅니다.
반응은 펌프에 연결된 케이블을 통해 전기를 공급함으로써 시작됩니다..
단열 칼로리 미터
그것은 방패 (shield)라고 불리는 단열 구조를 가짐을 특징으로합니다. 실드는 열과 온도 변화가 일어나는 셀 주변에 위치합니다. 또한 열 전달을 피하기 위해 전지의 온도에 매우 가깝게 온도를 유지하는 전자 시스템에 연결됩니다.
단열 칼로리 미터에서는 칼로리 미터와 그 주변의 온도 차이가 최소화됩니다. 열전달 계수 및 열교환 시간을 최소화 할 수 있습니다..
해당 부분은 다음과 같이 구성됩니다.
-열 손실을 피하기 위해 절연 시스템에 통합 된 셀 (또는 컨테이너).
-온도 변화를 측정하는 온도계.
-제어 가능한 전압원에 연결된 히터.
-그리고 이미 언급 한 방패.
이러한 유형의 열량계에서 엔트로피, Debye 온도 및 전자 상태 밀도와 같은 특성을 결정할 수 있습니다.
이소 페리 볼릭 칼로리 미터
반응 셀과 펌프가 재킷 (jacket)이라 불리는 구조물에 잠겨있는 장치입니다. 이 경우 소위 재킷은 일정한 온도로 유지되는 물로 구성됩니다.
연소 과정에서 열이 방출됨에 따라 셀과 펌프의 온도가 상승합니다. 그러나 워터 자켓의 온도는 고정 된 온도로 유지된다.
마이크로 프로세서는 셀과 자켓의 온도를 제어하여 두 온도의 차이로 인해 누출 열을 보정합니다.
이러한 보정은 테스트 전후의 측정을 기반으로 지속적으로 적용되고 최종 보정이 적용됩니다.
유동 열량계
Caliendar가 개발 한이 제품에는 일정한 속도로 컨테이너의 가스를 이동시키는 장치가 있습니다. 열을 가할 때 유체의 온도 증가가 측정됩니다.
흐름 열량계의 특징은 다음과 같습니다.
- 일정한 유속의 정확한 측정.
- 히터를 통해 유체로 유입되는 열의 양을 정확하게 측정합니다..
- 에너지 입력으로 인한 가스 온도 상승의 정확한 측정
- 압력을받는 가스의 용량을 측정하는 설계.
시차 주사 열량계 열량계
그것은 두 개의 용기가있는 것을 특징으로합니다 : 하나는 시료를 넣고 다른 하나는 비워 두거나 표준 물질을 사용합니다.
두 개의 용기는 두 개의 독립적 인 히터를 통해 일정한 에너지 속도로 가열됩니다. 두 용기의 가열이 시작되면 컴퓨터는 온도에 대한 히터의 열 흐름의 차이를 그래프로 표시하여 열 흐름을 결정할 수 있습니다.
또한, 시간의 함수로서 온도의 변화가 결정될 수있다; 마지막으로 칼로리 용량.
응용 프로그램
물리 화학에서
-기본 칼로리 미터 인 커피 컵은 신체가 방출하거나 흡수하는 열의 양을 측정 할 수 있습니다. 그들은 반응이 발열인지 또는 흡열인지를 결정할 수 있습니다. 또한, 신체의 비열을 결정할 수 있습니다.
-단열 칼로리 미터를 사용하여 화학 공정의 엔트로피와 전자 상태 밀도를 결정할 수있었습니다.
생물학적 시스템
-Microcalorimeters는 분자 사이의 상호 작용뿐만 아니라 발생하는 분자 구조 변화를 포함하는 생물 학적 시스템을 연구하는 데 사용됩니다; 예를 들어, 분자의 펼쳐짐에있다. 이 라인은 시차 주사 및 등온 적정을 포함합니다..
-microcalorimeter는 작은 분자, biotherapeutics 및 백신의 의약품의 개발에 사용됩니다.
산소 펌프 열량계 및 칼로리 전력
산소 펌프 칼로리 미터에서 수많은 물질의 연소가 일어나 칼로리가 결정됩니다. 이 열량계의 사용을 통해 연구 된 물질에는 석탄과 코크스, 무겁거나 가벼운 식용 기름; 가솔린 및 모든 모터 연료.
항공기 원자로의 연료 유형뿐만 아니라 연료 폐기물 및 폐기물 처리; 인간 영양을위한 식품 및 보충제; 마초 작물 및 동물 사료 보충 교재; 건축 자재; 로켓 및 추진 연료.
마찬가지로 열량은 가연성 물질의 열역학 연구에서 열량 측정에 의해 결정됩니다. 생태학에서 에너지 균형 연구; 폭발물과 열분해 제 및 기본적인 열역학 방법의 가르침.
참고 문헌
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. 화학 (8 판). CENGAGE 학습.
- González J., Cortés L. & Sánchez A. (s.f.). 단열 열량 측정 및 그 응용. 회복 대상 : cenam.mx
- 위키 백과. (2018). 열량계. 원본 주소 'en.wikipedia.org'
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 년 6 월 22 일). 화학에서의 열량계 정의. 검색자 : thoughtco.com
- 길레스피, 클레어. (2018 년 4 월 11 일). 열량계는 어떻게 작동합니까? Sciencing. 원본 주소 'sciencing.com'