熱量計
編輯量熱計是用于量熱法或測量化學反應或物理變化的熱量以及熱容量的過程的物體。 差示掃描量熱儀、等溫微量熱儀、滴定量熱儀和加速量熱儀是最常見的類型。 一個簡單的熱量計僅由一個溫度計組成,該溫度計連接到一個裝滿水的金屬容器,該容器懸掛在燃燒室上方。 它是熱力學、化學和生物化學研究中使用的測量儀器之一。
為了找出兩種物質 A 和 B 之間的反應中每摩爾物質 A 的焓變,將這兩種物質分別添加到量熱計中,并記錄初始和最終溫度(反應開始之前和完成之后)。 將溫度變化乘以物質的質量和比熱容,得出反應過程中釋放或吸收的能量值。 將能量變化除以存在的 A 摩爾數,得出其反應的焓變。
q = C v ( T f ? T i ) {\displaystyle q=C_{\text{v}}(T_{f}-T_{i})} 其中 q 是根據溫度變化的熱量 以焦耳為單位測量的溫度,Cv 是量熱器的熱容量,它是與每個單獨設備相關的值,單位為每個溫度的能量(焦耳/開爾文)。
歷史
編輯1761 年,約瑟夫·布萊克 (Joseph Black) 引入了潛熱的概念,這導致了xxx臺冰量熱儀的誕生。 1780 年,Antoine Lavoisier 利用豚鼠呼吸的熱量融化了他儀器周圍的雪,表明呼吸氣體交換是燃燒,類似于蠟燭燃燒。 拉瓦錫根據希臘語和拉丁語詞根將這種儀器稱為量熱器。 拉瓦錫和皮埃爾-西蒙拉普拉斯于 1782 年冬天使用了最早的冰量熱儀之一,它依靠將冰融化成水所需的熱量來測量化學反應釋放的熱量。
絕熱熱量計
編輯絕熱量熱計是用于檢查失控反應的量熱計。 由于量熱儀在絕熱環境中運行,被測材料樣品產生的任何熱量都會導致樣品溫度升高,從而加劇反應。
沒有絕熱量熱儀是完全絕熱的——一些熱量會通過樣品散失到樣品架上。 稱為 phi 因子的數學校正因子可用于調整量熱結果以解決這些熱損失。 phi 因子是樣品和樣品架的熱質量與樣品本身的熱質量之比。
反應量熱儀
編輯反應量熱計是一種在密閉絕熱容器內引發化學反應的量熱計。 測量反應熱并通過對熱流與時間進行積分來獲得總熱量。 這是工業中用于測量熱量的標準,因為工業過程被設計為在恒定溫度下運行。 反應量熱法還可用于確定化學過程工程的xxx放熱率和跟蹤反應的整體動力學。 反應量熱儀測熱的方法主要有四種:
熱流量熱儀
冷卻/加熱夾套控制工藝溫度或夾套溫度。 通過監測傳熱流體和過程流體之間的溫差來測量熱量。 此外,必須確定填充體積(即潤濕面積)、比熱、傳熱系數才能得出正確的值。 使用這種類型的量熱計可以在回流下進行反應,盡管它的準確性非常低。
熱平衡量熱儀
冷卻/加熱夾套控制過程的溫度。 通過監測傳熱流體獲得或損失的熱量來測量熱量。
功率補償
功率補償使用放置在容器內的加熱器來保持恒溫。 提供給該加熱器的能量可以根據反應需要而變化,并且量熱信號完全來自該電能。
恒定通量
恒定通量量熱法(或通常稱為 COFLUX)源自熱平衡量熱法,并使用專門的控制機制來維持跨容器壁的恒定熱流(或通量)。
彈式量熱儀
編輯彈式量熱計是一種用于測量特定反應的燃燒熱的定容量熱計。 在測量反應時,彈式量熱儀必須承受量熱儀內的巨大壓力。 電能用于點燃燃料; 當燃料燃燒時,它會加熱周圍的空氣,空氣膨脹并通過將空氣引出熱量計的管子逸出。
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