Калориметр – это… Что такое калориметр?

Схема калориметра

Схема калориметра

Калориметр – это устройство, используемое для определения  количества тепла (измерения теплового потока) выделяющегося или поглощающегося при химической реакции или физических изменениях. Само слово происходит от латинского calor – тепло и метр (от греч. métron — мера, metréo — измеряю. Процесс измерения количества этого тепла называется калориметрией. Базовый калориметр состоит из металлического контейнера с водой снаружи камеры сгорания, в котором для измерения изменения температуры воды установлен термометр. Однако существует много типов более сложных калориметров.

Основной принцип состоит в том, что количество тепла, выделяемое в камере сгорания, определяется измерением температуры окружающей воды. Затем изменение температуры может быть использовано для расчета изменения энтальпии на моль вещества А, когда реагируют вещества А и В.

Используемое уравнение:

q = Cv (Tк – Tн)

где:

q – количество тепла в джоулях, Дж;
Cv – теплоемкость калориметра в джоулях на Кельвин (Дж/K);
Tк и Tн – конечная и начальная температуры, в кельвинах К.

История калориметра

Первые ледяные калориметры были построены на основе концепции скрытой теплоты Джозефа Блэка, представлены в 1761 году. Антуан Лавуазье придумал термин «калориметр» в 1780 году, чтобы описать аппарат, который он использовал для измерения тепла от дыхания морской свинки, используемого для таяния снега. В 1782 году Лавуазье и Пьер-Симон Лаплас экспериментировали с ледяными калориметрами, в которых тепло, необходимое для таяния льда, можно было использовать для измерения тепла от химических реакций.

Типы калориметров

Калориметры расширились за пределы исходных ледяных калориметров.

Адиабатический калориметр: некоторое количество тепла всегда теряется в контейнере в адиабатическом калориметре, но к расчету применяется корректор, чтобы компенсировать потери тепла. Этот тип калориметра используется для изучения реакций на бегство.
Реакционный калориметр: в этом типе калориметра химическая реакция протекает в изолированном закрытом контейнере. Тепловой поток в зависимости от времени измеряется для достижения теплоты реакции. Это используется для реакций, предназначенных для работы при постоянной температуре или для нахождения максимального тепла, выделяемого реакцией.

Калориметр бомбовый: бомбовый калориметр – это калориметр постоянного объема, сконструированный так, чтобы выдерживать давление, создаваемое реакцией, когда он нагревает воздух внутри контейнера (бомбы). Изменение температуры воды используется для расчета теплоты сгорания.

Калориметр Кальве : этот тип калориметра основан на трехмерном флюксометрическом датчике, состоящем из последовательно соединенных колец термопар. Этот тип калориметра позволяет увеличить размер образца и размер реакционного сосуда, не жертвуя точностью измерения. Примером калориметра типа Кальве является калориметр C80. Конструкцию такого калориметра разработал французский физик Э. Кальве (Е. Calvet, 1895—1966) и назван в его честь.

Калориметр постоянного давления: этот прибор измеряет изменение энтальпии реакции в растворе в условиях постоянного атмосферного давления. Общим примером такого типа устройства является “coffee cup”калориметрическая установка.