Какво е калориметър и за какво е той? Измерване на топлината
Калориметър - устройство за измерване на количеството топлина, отделено или абсорбирано във всеки физичен, химичен или биологичен процес.
Съвременните калориметри работят в температурния диапазон от 0,1 до 3500 Келвина и ви позволяват да измервате количеството топлина с точност от 0,01-10%. Разположението на калориметрите е много разнообразно и се определя от естеството и продължителността на изследвания процес, диапазона на температурите, при които се извършват измерванията, количеството на измерваната топлина и изискваната точност.
В термодинамиката калориметрите се използват за измерване на енталпията на термодинамичния процес.
Калориметри и слънчева енергия
Едно от приложенията на калориметрите в областта на слънчевата енергия се намира в системите за слънчева топлинна енергия. Тези устройства са важни за изчисляване на топлинната ефективност в отоплителните системи и генерирането на битова топла вода.
Калориметърът в отоплителна система е устройство, което е инсталирано във всеки радиатор и което измерва две температури: тази на повърхността на радиатора и околната среда на помещението, изчислявайки консумацията с тези данни и въз основа на характеристиките и размера на радиатора.
Видове калориметри
Калориметърът, предназначен за измерване на общото количество топлина Q, отделена по време на процеса от началото му до завършването му, се нарича интегриращ калориметър.
Калориметърът се използва за измерване на топлинната мощност и нейните промени в различните етапи от термодинамичния процес, посредством измервателен уред или калориметър-осцилоскоп. Дизайнът на калориметричната система и методът на измерване разграничават течните и масивните калориметри, единични и двойни (диференциални).
Течен калориметър за интегратор
Интегратор на течен калориметър с променлива температура с изотермична обвивка се използва за измерване на топлините на разтвора и топлините на химичните реакции или химическата енергия. Състои се от съд с течност (обикновено вода), в който има: камера за провеждане на изследвания процес („калориметрична бомба“), бъркалка, нагревател и термометър. Топлината, отделена в камерата, след това се разпределя между камерата, течността и други части на калориметъра, чиято цялост се нарича калориметрична система на устройството.
В течните калориметри изотермичната температура на черупката се поддържа постоянна. При определяне на топлината на химична реакция най-големите трудности често са свързани не с отчитане на вторични процеси, а с определяне целостта на реакцията и необходимостта да се вземат предвид няколко реакции.
Калориметрични измервания
Промяна в състоянието (например температура) на калориметричната система ви позволява да измервате количеството топлина, въведено в калориметъра. Нагряването на калориметричната система се записва с термометър. Преди извършване на измерванията калориметърът се калибрира: температурната промяна на калориметричната система се определя, когато към нея се съобщава известно количество топлина (чрез калоримерен нагревател или в резултат на химическа реакция в камерата с известно количество стандартно вещество).
В резултат на калибрирането се получава топлинната стойност на калориметъра, тоест коефициентът, по който изменението на температурата на калориметъра, измерено с термометъра, трябва да се умножи, за да се определи количеството топлина, вложено в него. Топлинната стойност на такъв калориметър е топлинният капацитет на калориметричната система. Определянето на неизвестната калоричност или друга химична термодинамична реакция Q се свежда до измерване на температурната промяна Δt на калориметричната система, причинена от изследвания процес: Q = c Δt. Обикновено стойността Q се отнася до масата на веществото в калориметровата камера.