Ce este un calorimetru și la ce servește? Măsurarea căldurii
Un calorimetru un dispozitiv pentru măsurarea cantității de căldură degajată sau absorbită în orice proces fizic, chimic sau biologic.
Calorimetrele moderne funcționează în intervalul de temperatură de la 0,1 la 3500 Kelvin și vă permit să măsurați cantitatea de căldură cu o precizie de 0,01-10%. Dispunerea calorimetrelor este foarte diversă și este determinată de natura și durata procesului studiat, de intervalul de temperaturi la care se fac măsurătorile, de cantitatea de căldură măsurată și de precizia necesară.
În termodinamică, calorimetrele sunt utilizate pentru a măsura entalpia unui proces termodinamic.
Calorimetre și energie solară
Una dintre aplicațiile calorimetrelor în domeniul energiei solare se găsește în sistemele solare de energie termică. Aceste dispozitive sunt importante pentru a calcula eficiența termică a sistemelor de încălzire și a apei calde menajere.
Calorimetrul, într-un sistem de încălzire, este un dispozitiv care este instalat în fiecare radiator și care măsoară două temperaturi: cea a suprafeței radiatorului și a mediului ambiant, calculând consumul cu aceste date și pe baza caracteristicilor și dimensiunii radiatorului.
Tipuri de calorimetre
Un calorimetru conceput pentru a măsura cantitatea totală de căldură Q eliberată în timpul procesului de la început până la finalizarea sa se numește calorimetru integrator.
Calorimetrul este utilizat pentru a măsura puterea termică și modificările acesteia în diferite etape ale procesului termodinamic, prin intermediul unui contor de putere sau al unui calorimetru-osciloscop. Proiectarea sistemului calorimetric și metoda de măsurare disting între calorimetrele lichide și masive, simple și duble (diferențiale).
Calorimetru integrator lichid
Un integrator de calorimetru lichid cu temperatură variabilă, cu o manta izotermă, este utilizat pentru a măsura căldurile soluției și căldurile reacțiilor chimice sau a energiei chimice. Se compune dintr-un recipient cu un lichid (în general apă), în care se află: o cameră pentru realizarea procesului în studiu („bomba calorimetrică”), un agitator, un încălzitor și un termometru. Căldura eliberată în cameră este apoi distribuită între cameră, lichid și alte părți ale calorimetrului, a cărui totalitate se numește sistemul calorimetric al dispozitivului.
În calorimetrele lichide, temperatura izotermă a cochiliei este menținută constantă. La determinarea căldurii unei reacții chimice, cele mai mari dificultăți sunt adesea asociate nu cu luarea în considerare a proceselor secundare, ci cu determinarea integrității reacției și a necesității de a lua în considerare mai multe reacții.
Măsurători calorimetrice
O schimbare de stare (de exemplu, temperatură) a sistemului calorimetric vă permite să măsurați cantitatea de căldură introdusă în calorimetru. Încălzirea sistemului calorimetric este înregistrată cu un termometru. Înainte de efectuarea măsurătorilor, calorimetrul este calibrat: schimbarea temperaturii sistemului calorimetric este determinată atunci când i se comunică o cantitate cunoscută de căldură (de către un încălzitor calorimetric sau ca urmare a unei reacții chimice în cameră cu o cantitate cunoscută de un substanță standard).
Ca urmare a calibrării, se obține valoarea termică a calorimetrului, adică coeficientul prin care modificarea temperaturii calorimetrului măsurată de termometru trebuie să fie înmulțită pentru a determina cantitatea de căldură introdusă în acesta. Valoarea termică a unui astfel de calorimetru este capacitatea de căldură a sistemului calorimetric. Determinarea puterii calorifice necunoscute sau a unei alte reacții termodinamice chimice Q se reduce la măsurarea schimbării de temperatură Δt a sistemului calorimetric cauzată de procesul studiat: Q = c Δt. De obicei, valoarea Q se referă la masa substanței din camera calorimetrică.