Otwórz menu główne
Budowa kalorymetru „szkolnego”:
1. Termometr
2. Mieszadło mechaniczne
3. Przykrywki naczynia wewnętrznego i zewnętrznego
4. Naczynie wewnętrzne,
5. Naczynie zewnętrzne – izolujące
6. Podstawki z termoizolującego materiału

Kalorymetrprzyrząd laboratoryjny do pomiaru ciepła wydzielanego lub pobieranego podczas procesów chemicznych i fizycznych.

Wykorzystywany jest przede wszystkim do wyznaczania ciepła właściwego cieczy i ciał stałych, ciepła topnienia i ciepła parowania. Pomiar kalorymetryczny umożliwia też badanie zmian w czasie wartości termodynamicznych takich jak entalpia i entropia umożliwiając szczegółową analizę przemian zachodzących w analizowanym układzie.

Kalorymetr „szkolny”Edytuj

Najprostszy kalorymetr, tzw. „szkolny” jest urządzeniem, które mierzy zmiany temperatury w czasie procesu, ściśle określonej masy próbki układu w którym ona zachodzi. Aby wyeliminować przypadkową wymianę ciepła z otoczeniem układ musi być dobrze izolowany cieplnie. Tego rodzaju kalorymetr jest skuteczny gdy zmiany temperatury układu są duże i można go stosować wyłącznie do układów ciekłych.

W szkołach najczęściej spotyka się kalorymetry wykonane z aluminium. Natomiast w laboratoriach wykorzystuje się kalorymetry o bardzo dużej dokładności i dobrze izolowane, często połączone z komputerem.

Ciepło przemiany analizowanego układu oblicza się w kalorymetrze „szkolnym” z ogólnego równania różniczkowego bilansu ciepła:

 

gdzie:

  – ciepło wydzielone próbki,
  – pojemność cieplna podstawowego bloku kalorymetru,
  – temperatura podstawowego bloku kalorymetru,
  – temperatura płaszcza (osłony) kalorymetru,
 opór cieplny kalorymetru.

Inne typy kalorymetrówEdytuj

Znacznie dokładniejsze pomiary efektów cieplnych przemian, można dokonywać nie poprzez pomiar zmian temperatury, lecz poprzez pośredni lub bezpośredni pomiar energii dostarczanej do elementów grzejno-chłodzących, które albo zapewniają stałą temperaturę układu, albo zmieniają ją w ściśle zaprogramowany sposób.

Do tego rodzaju kalorymetrów zaliczają się:

  • kalorymetr wodno-lodowy – w którym efekt cieplny przemiany jest mierzony ilością wody, wytopionej z lodu, umieszczonego w płaszczu chłodzącym urządzenia – tego rodzaju urządzenie było pierwszym rodzajem kalorymetru w historii, który skonstruowali Antoine Lavoisier i Pierre Simon de Laplace w latach 17881783
  • bomba kalorymetryczna – jest to kalorymetr oparty na podobnej idei jak kalorymetr wodno-lodowy, posiada on jednak specjalną konstrukcję umożliwiającą pomiar gwałtownie przebiegających procesów; takich jak eksplozje; w kalorymetrach tych inicjuje się eksplozję np.: iskrą elektryczną; eksplozja ta ogrzewa powietrze znajdujące się pierwotnie w kalorymetrze; pomiar ciepła dokonuje się mierząc objętość i temperaturę wydostającego się z kalorymetru powietrza
  • kalorymetr przepływu ciepła – w którym pomiar ciepła dokonuje się poprzez porównanie temperatury medium chłodząco-grzejnego i badanego układu z uwzględnieniem energii dostarczonej lub odebranej medium dla utrzymania jego temperatury w określonym przedziale – metoda ta jest mało dokładna, ale nie wymaga złożonej aparatury
  • kalorymetr bilansu ciepła – w którym badany układ utrzymuje się w stałej temperaturze, zaś ciepło przemiany oblicza się z energii dostarczonej lub odebranej z medium chłodząco-grzejnego, które utrzymuje stałą temperaturę układu – metoda ta jest dużo dokładniejsza, ale wymaga bardzo skutecznego chłodzenia-grzania
  • kalorymetr różnicowy – w którym ogrzewaniu lub chłodzeniu poddaje się dwa układy: analizowany i odniesienia; oba układy albo utrzymuje się w stałej temperaturze, albo ogrzewa-chłodzi w zadanym z góry tempie; pomiar ciepła przemian zachodzących w analizowanym układzie oblicza się z różnicy energii dostarczonej do obu układów potrzebnej dla utrzymania ich w jednakowej temperaturze; układ odniesienia dobiera się tak, aby w badanym zakresie temperatury nie zachodziły w nim żadne przemiany fizyczne i chemiczne i aby jego zmiana ciepła właściwego wraz ze zmianą temperatury była funkcją liniową; są to najczęściej bardzo czyste próbki metalu o bardzo wysokiej temperaturach topnienia; gdy kalorymetr umożliwia pomiar efektu ciepła w funkcji zmian temperatury nazywa się go różnicowym kalorymetrem skaningowym.