Физикийн калориметр гэж юу вэ? Тодорхойлолт, хэрэглээ. Дулааны хэмжилт Төрлөөр нь хуваарилах
Энэ нийтлэлд бид "Калориметр гэж юу вэ?" Гэсэн асуултанд хариулах болно. Энэхүү механизмын ерөнхий шинж чанар, үйл ажиллагааны зарчим, хэрэглээний талбар, функциональ байдал, хэмжигдэхүүнийг тодорхойлохыг үзье. Мөн бид зарим тодорхой зүйлийн ангилал, тодорхойлолтод анхаарлаа хандуулах болно.
Оршил
Калориметр гэж юу вэ гэсэн асуултад хариулахдаа ерөнхийд нь физик, хими, биологийн үйл явцын явцад ялгарах буюу шингэсэн дулааны хэмжээг хэмжих төхөөрөмж гэж тодорхойлж болно.
"Калориметр" гэсэн нэр томъёоны шинэ нэгжийг нэвтрүүлэхийг 1780 онд П.Лаплас, А.Лавуазье нар санал болгосон. Үүнтэй төстэй төхөөрөмжийг энгийн бөөмсийг судалдаг физикийн цөмийн салбарт ч ашигладаг бөгөөд үүнийг иончлолын калориметр гэж нэрлэдэг. Гэхдээ энэ төхөөрөмжийн үүрэг нь бөөмсийн энергийн чадавхийг хэмжих явдал юм.
Орчин үеийн механизм
Дулааны багтаамжийг орчин үеийн калориметрээр тодорхойлох нь судалж буй утгыг араваас зуу хүртэлх хувийн нарийвчлалтайгаар бүртгэх боломжтой болгодог. Энэ төхөөрөмжийн ажиллах хүрээ нь 0.1-ээс 3500 Кельвин хооронд хэлбэлздэг. Калориметрийн төхөөрөмжийн төрөл нь маш олон янз байдаг. Үүнийг судалж буй үйл явцын шинж чанар, түүнчлэн түүний үргэлжлэх хугацаагаар тодорхойлж болно. Механизмын төрлийг тодорхойлох өөр нэг чухал үзүүлэлт бол хэмжилт хийх температурын хүрээ, хэмжиж буй дулааны хэмжээ юм.
Калориметрийн тусламжтайгаар энергийн эквивалентыг тодорхойлох нь түлшний нөөцийг шатаах явцад ялгарах биеийн хэмжээг харуулж чадна. Үүнийг Q = C∆T илэрхийллийн ачаар хийж болно, C нь дулааны (энергийн) эквивалент үзүүлэлт юм. Төхөөрөмжийг тохируулах замаар тодорхойлох параметрүүдийг тохируулна уу. Өөр нэг хэмжигдэхүүн болох ∆T нь калориметрийн мэдэгдэж буй гаралтын дохионы функц юм.
Төрлөөр нь хуваарилах
Калориметр гэж юу вэ гэсэн асуултанд түүний төрлүүдтэй танилцахгүйгээр хариулах боломжгүй юм.
Ийм төхөөрөмжүүдийн хамгийн түгээмэл төлөөлөгчдийн нэг бол интегратор калориметр юм. Энэ нь урвалын эхэн ба төгсгөлд ялгардаг Q дулааны нийт хэмжээг тодорхойлох зорилготой юм.
Өөр нэг алдартай калориметр бол дулааны хүчийг хэмжих төхөөрөмж юм, өөрөөр хэлбэл, дулаан ялгардаг хурд - L. Тэд мөн механизм, хэмжилтийн аргачлал, арга барилын дизайны дагуу хувааж болно. Мөн шингэн болон хатуу калориметрүүд байдаг. Ганц болон дифференциал төхөөрөмжүүд бас байдаг.
Дулааны хэмжилт
Физикийн калориметр гэж юу вэ? Тодорхойлолт нь энэ нь үүссэн дулааны хэмжээг хэмжих төхөөрөмж юм. Энэ тохиолдолд химийн урвалын үед ялгарах дулааныг зөвхөн шингэний интегратор калориметр ашиглан тодорхойлж болно.
Дизайныг шингэн (ихэвчлэн усаар) дүүргэсэн сав хэлбэрээр үзүүлэв. Энэ нь туршилт хийх тасалгаа ("калориметрийн бөмбөг"), хутгагч, термометр, халаалтын төхөөрөмж агуулдаг.
Калориметрийн системийн хэмжилт
Системийн дулаан ялгаруулах байгалийн горимд тохируулга хийх нь түүний аль нэг төлөв өөрчлөгдөх үед илрүүлж болно. Тэдгээр нь эргээд төхөөрөмжид орж буй дулааны хэмжээг шинжлэх замаар тодорхойлогддог. Калориметрийн тогтмолыг хэмжилтийн ажил эхлэхээс өмнө тодорхойлж, тогтоосон болон тохируулсан утгатай харьцуулна. Төхөөрөмжүүдийг тохируулсан бөгөөд үүний ачаар коэффициентийг тодорхойлдог. Үүнийг термометрээр хэмжсэн төхөөрөмжийн температурын өөрчлөлтөөр үржүүлэх шаардлагатай.
Гаж нөлөө байгаа эсэх
Үнэн хэрэгтээ калориметрийн өгөгдөл нь зөвхөн процесст судлагдсан дулааны нийт тоог шууд харуулдаг. Та мөн шингэн холилдох, уурших, ампулыг бодисоор хугалах гэх мэт үзэгдлийг үүсгэж болох хажуугийн процесс (эсвэл процесс) байгаа эсэхийг олж мэдэх боломжтой. Калориметрийн тогтмолыг тодорхойлох нь тухайн хүнд нэвтрэх боломжийг олгодог. ямар нэг зүйлийн дэвсгэр дээр гарсан өөрчлөлтийн үзүүлэлтүүдийг харьцуулах. Түүний тусламжтайгаар мэдээлэлд дүн шинжилгээ хийдэг.
Хоёрдогч цуврал процессын дулааныг судалгааны үр дүнгээс хассан туршлага эсвэл тооцоолол ашиглан тодорхойлох ёстой. Гаж нөлөөний жишээ бол калориметр болон хүрээлэн буй орон зай, бодисын хоорондох зайлшгүй дулаан солилцоо юм.
Изотерматик ажиглалт
Системийн үндсэн хэсгийг бүрдүүлдэг биетүүдийн нэгдсэн төлөвт өөрчлөлт оруулах боломжийг олгодог изотерм хэлбэрийн интегратор калориметр байдаг. Үүний нэг жишээ бол Бунсен калориметрийн мөсөн тасалгаанд мөсний масс хайлж байна. Агрегатын төлөв байдалд нөлөөлдөг, гэхдээ температурын өөрчлөлтийг үүсгэдэггүй дулааны өөрчлөлтийг бодисын масс, үүнд зарцуулах шаардлагатай дулааны хэмжээг тооцоолох замаар олж мэдэх боломжтой.
Калориметрийн дулааны хувийн багтаамжийг тодорхойлохын тулд энэ нь нэгж массыг халаахад зарцуулсан дулааны хэмжээтэй тэнцүү гэдгийг мэдэх хэрэгтэй. Түүний нэгж нь Ж/кг▪К.
Тодорхой дулааны хүчин чадал нь хоёрдмол утгатай шинж чанар гэдгийг санах нь чухал юм. Дулаан дамжуулах нөхцөл ба энэ үйл явцыг дагалддаг ажлын үнэ цэнийн хоорондын хамаарал байдаг.
Массив төрөл
Цельсийн 2500 хэм хүртэлх температурт бодисын энтальпийн утгыг тодорхойлохын тулд их хэмжээний интеграторуудыг ашигладаг. Энэ төрлийн калориметрийн жин нь хэмжиж буй бодисын жингээс хамаарч өөр өөр байж болно, учир нь бүтэц нь металаас бүрддэг. Үнэн хэрэгтээ энэ нь хөлөг онгоцонд зориулсан хэд хэдэн нүхтэй блок юм. Эдгээр нь халаалтын төхөөрөмж ба/эсвэл термометрт зориулагдсан урвалуудыг агуулдаг. Калориметрээр хэмжсэн дулааны утгын бүтээгдэхүүн ба блок дахь температурын өсөлтийн зөрүү нь бодис(ууд)-ын энтальпийг бидэнд харуулдаг.
Урсгал
Та урсгалын лабиринт калориметрийг ашиглан хий эсвэл шингэний дулааны багтаамжийг тодорхойлж болно. Энэ нь судалж буй бодисын хөдөлгөөнгүй урсгалд орж, гарах температурын зөрүүг бүртгэдэг. Энэ нь мөн ийм урсгалын хүч, цахилгаан халаагуураас үүсэх дулааны хүчийг жоульоор тодорхойлдог.
Эрчим хүчийг хэмжих хэрэгсэл
Калориметр гэж юу вэ гэсэн асуултад хариулахдаа хүчийг тодорхойлохын тулд энэ төхөөрөмжийн зорилгыг дурдах нь чухал юм. Ийм төхөөрөмж нь интегратороос ялгаатай нь ихээхэн хэмжээний дулаан дамжуулах чадвартай байх ёстой. Энэ нь түүнд орж буй дулааны хэмжээг арилгахын тулд зайлшгүй шаардлагатай. Үүнээс үзэхэд калориметрийн төлөв агшин зуурын хэмжилтэнд байна.
Процессын чадлын дулааны утгыг бүрхүүлийн калориметр ашиглан олно. Энэхүү шинэ бүтээлийг Францын физикч Э.Калвет хийсэн. Эхэндээ уг механизмыг сувгаар тоноглогдсон металл блок хэлбэрээр танилцуулсан. Судалгаанд хамрагдсан процессыг гүйцэтгэх зориулалттай тусгай цилиндр хэлбэртэй эсүүд дээр байрлуулсан. Камерыг бүтээхэд ашигладаг металл нь бүрхүүл юм. Түүний температурыг таваас зургаан Келвин нарийвчлалтайгаар тогтмол түвшинд байлгах хэрэгтэй.
Элемент ба блокны температурын зөрүүг мянга хүртэлх гагнуур бүхий термопил ашиглан хэмждэг. Түүний EMF ба эсийн дулаан дамжуулалтын үзүүлэлтүүд нь блок ба эс зэрэг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд үүсэх температурын бага зөрүүтэй пропорциональ хэмжигдэхүүнүүд юм. Энэ тохиолдолд дулааныг эсэд өөрөө гаргах эсвэл шингээх ёстой. Ихэнхдээ ийм блокууд нь ялгаатай ажиллах хос эсийг агуулдаг.
Нэр, ангилал
Калориметрийн нийтлэг нэрс нь:
- химийн урвалын хувьд;
- бөмбөг;
- изотермийн төрөл;
- бага температурын төрөл;
- мөсөн төрөл.
Тэд бүгд түүхэн гарал үүслийн талаархи мэдээлэлтэй. Тэд ихэвчлэн ашиглагдах газартаа нэрээ өгдөг. Гэсэн хэдий ч эдгээр нэрс нь харьцуулсан эсвэл бүрэн шинж чанарыг илэрхийлдэггүй.
Калориметрийн ангиллын ерөнхий төрлийг үндсэн гурван хэмжигдэхүүний аль нэгийг тусад нь эсвэл хамтад нь авч үздэг. Энэ нь температурыг хэмжих техникийг тодорхойлдог үзүүлэлтүүдийн дүн шинжилгээ хийх арга бөгөөд дараахь зүйлийг агуулна.
- калориметрийн систем Tc;
- бүрхүүл Тэр;
- нэгж хугацаанд ялгарах дулааны хэмжээ L (дулааны хүч).
Tc ба To тогтмол утгатай калориметрүүд нь изотермийн төрөл бөгөөд Tc = To байх төхөөрөмжийг адиабат гэж нэрлэдэг. Хэрэв төхөөрөмж температурын тогтмол зөрүүтэй нөхцөлд ажилладаг бол дулаан солилцооны тогтмол урсгалтай калориметр гэж нэрлэдэг. Изопериболын механизм нь тогтмол To, Tc нь L чадлын дулааны функц юм.
Эцсийн үр дүн
Хэмжилтийн эцсийн үр дүнд нөлөөлөх хэд хэдэн хүчин зүйл байдаг. Тэдний нэг нь эцсийн үр дүнд нөлөөлж буй өөрчлөлтүүд юм. Энэ нь изотерм эсвэл адиабат бүрхүүлийн температур хянагчийн автомат багцын найдвартай байдалтай холбоотой юм. Тэдгээрийн сүүлчийнх нь температурын утгыг бүхэлд нь калориметрийн системийн өөрчлөгдөж буй нөхцөлтэй ойролцоо байдлаар тодорхойлдог. Энэхүү загвар нь металл дэлгэц шиг хөнгөн бөгөөд дулаан дамжуулалтын урсгал, утгыг тодорхой түвшинд хүртэл бууруулдаг халаалтын төхөөрөмжөөр тоноглогдсон бөгөөд энэ нь калориметрийн температур минутанд зөвхөн аравтын бутархайгаар өөрчлөгдөх болно. Энэ нь калориметрийн туршилтын явцад үүсэх дулааны солилцоог үл тоомсорлож болох маш бага утга хүртэл бууруулах боломжтой болгодог.
Өгүүлэлд дурдсан төхөөрөмжүүд нь хүний амьдралд асар их үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд шинжлэх ухааны маш чухал ололтуудын нэг юм. Калориметрийн гол үүрэг нь температурын өөрчлөлтийн өгөгдлийг судлах, дулаан дамжуулах үйл явцад согог байгаа эсэхийг тодорхойлох явдал юм. Эдгээр төхөөрөмжүүдийг ангилах янз бүрийн арга байдаг бөгөөд тэдгээр нь бие биенээсээ эрс ялгаатай тодорхой параметрүүдтэй холбоотой байдаг. Олон төрлийн металлууд нь үйлдвэрлэлийн материал болж чаддаг, жишээлбэл, зэсийн калориметр, хар тугалга, ган болон бусад. Цэвэр бодисоос гадна хайлшийг бас ашиглаж болно.
Бөөмийн энергийг хэмжих төхөөрөмж.
Нэвтэрхий толь бичиг YouTube
1 / 5
✪ Улсын нэгдсэн шалгалт 2014 Физик: A9 - хөнгөн цагаан цилиндрийг хүйтэн усаар калориметрт дүрсэн.
✪ Физик 8-р анги. Дулааны хэмжээ. Дулааны хэмжээг хэмжих нэгжүүд
✪ Физик Калориметрт mw = 2 кг масстай, температур нь 30 0С байна. Калориметр рүү
✪ Жоулийн туршилтууд
✪ Физик | 2017 оны олимпийн бэлтгэл | Асуудал "Бид калориметрийг ууршуулсан"
Хадмал орчуулга
Орчин үеийн калориметрүүд
Орчин үеийн калориметрүүд нь 0.1-ээс 3500 хүртэлх температурт ажилладаг бөгөөд дулааны хэмжээг 0.01-10% -ийн нарийвчлалтайгаар хэмжих боломжийг олгодог. Калориметрийн загвар нь маш олон янз бөгөөд судалж буй процессын шинж чанар, үргэлжлэх хугацаа, хэмжилт хийх температурын хүрээ, хэмжсэн дулааны хэмжээ, шаардлагатай нарийвчлал зэргээр тодорхойлогддог.
Калориметрийн төрлүүд
Калориметр нь дулааны нийт хэмжээг хэмжих зориулалттай Q, эхнээс нь дуусгах хүртэлх үйл явцад гарсан, гэж нэрлэдэг интегратор калориметр
Дулааны хүчийг хэмжих калориметр (дулаан ялгаруулах хурд) Лүйл явцын янз бүрийн үе шатанд түүний өөрчлөлтүүд - цахилгаан тоолуурэсвэл калориметр-осциллограф. Калориметрийн системийн загвар болон хэмжилтийн аргад үндэслэн шингэн ба хатуу калориметр, дан болон давхар (дифференциал) гэж ялгадаг.
Шингэний калориметр-интегратор
Уусмалын дулаан болон химийн урвалын дулааныг хэмжихэд изотерм бүрхүүлтэй хувьсах температурт шингэний интегратор калориметрийг ашигладаг. Энэ нь шингэн (ихэвчлэн ус) бүхий савнаас бүрддэг бөгөөд үүнд: судалж буй процессыг явуулах камер ("калориметрийн бөмбөг"), хутгагч, халаагч, термометр орно. Дараа нь камерт ялгарах дулааныг камер, шингэн болон калориметрийн бусад хэсгүүдийн хооронд хуваарилдаг бөгөөд тэдгээрийн нийлбэрийг төхөөрөмжийн калориметрийн систем гэж нэрлэдэг.
Шингэн калориметрийн хувьд бүрхүүлийн изотермийн температурыг тогтмол байлгадаг. Химийн урвалын дулааныг тодорхойлохдоо хамгийн их бэрхшээлүүд нь гаж үйл явцыг харгалзан үзэхгүй, харин урвалын бүрэн байдлыг тодорхойлох, хэд хэдэн урвалыг харгалзан үзэх шаардлагатай холбоотой байдаг.
Калориметрийн хэмжилт
Калориметрийн системийн төлөвийг (жишээлбэл, температур) өөрчлөх нь калориметрт оруулсан дулааны хэмжээг хэмжих боломжийг олгодог. Калориметрийн системийн халаалтыг термометрээр тэмдэглэнэ. Хэмжилт хийхээс өмнө калориметрийг тохируулна - калориметрийн системийн температурын өөрчлөлтийг түүнд тодорхой хэмжээний дулаан өгөх үед (калориметрийн халаагуураар эсвэл мэдэгдэж буй хэмжээ бүхий камерт химийн урвал явагдсаны үр дүнд) тодорхойлогддог. стандарт бодис). Шалгалт тохируулгын үр дүнд калориметрийн дулааны утгыг олж авдаг, өөрөөр хэлбэл термометрээр хэмжсэн калориметрийн температурын өөрчлөлтийг үржүүлж түүнд оруулсан дулааны хэмжээг тодорхойлох коэффициентийг авна. Ийм калориметрийн дулааны утга нь калориметрийн системийн дулааны багтаамж (c) юм. Шаталтын үл мэдэгдэх дулаан эсвэл бусад химийн урвалыг тодорхойлох Qтемпературын өөрчлөлтийг хэмжихэд Δ ирдэг тСудалж буй процессын улмаас үүссэн калориметрийн систем: Q=cΔ т. Ихэвчлэн үнэ цэнэ Qкалориметрийн камерт байрлах бодисын массыг хэлнэ.
Калориметрийн хэмжилтийн хажуугийн процессууд
Калориметрийн хэмжилтүүд нь зөвхөн судалж буй процессын дулааны нийлбэр болон холих, усыг ууршуулах, ампулыг бодисоор хугалах гэх мэт янз бүрийн хажуугийн процессыг шууд тодорхойлох боломжтой болгодог. Хажуугийн процессын дулааныг тодорхойлох шаардлагатай. туршилтаар эсвэл тооцооллын аргаар эцсийн үр дүнгээс хассан. Хажуугийн зайлшгүй үйл явцын нэг бол калориметрийн дулааны солилцооны цацраг, дулаан дамжуулалтаар хүрээлэн буй орчинтой хийх явдал юм. Хажуугийн үйл явц, юуны түрүүнд дулаан дамжуулалтыг харгалзан үзэхийн тулд калориметрийн систем нь температурыг хянадаг бүрхүүлээр хүрээлэгдсэн байдаг.
Изотерм интегратор калориметр
Өөр төрлийн интегратор калориметр - изотерм (тогтмол температур) -д нэвтрүүлсэн дулаан нь калориметрийн системийн температурыг өөрчилдөггүй, харин энэ системийн нэг хэсэг болох биеийн нийт төлөв байдалд өөрчлөлт оруулдаг (жишээлбэл, хайлах). Бунсений мөсний калориметр дэх мөсний хэмжээ). Оруулсан дулааны хэмжээг энэ тохиолдолд нэгтгэх төлөвийг өөрчилсөн бодисын массаас (жишээлбэл, мөс ба усны хольцын эзэлхүүний өөрчлөлтөөр хэмжиж болох хайлсан мөсний масс) тооцоолно. , ба фазын шилжилтийн дулаан.
Массив интегратор калориметр
Их хэмжээний интегратор калориметрийг ихэвчлэн өндөр температурт (2500 ° C хүртэл) бодисын энтальпийг тодорхойлоход ашигладаг. Энэ төрлийн калориметрийн калориметрийн систем нь урвал явагдах сав, термометр, халаагчтай металл блок (ихэвчлэн зэс эсвэл хөнгөн цагаан) юм. Бодисын энтальпийг калориметрийн дулааны утга ба блокийн температурын өсөлтийн зөрүүний үржвэрээр тооцож, тодорхой хэмжээний бодис бүхий ампулыг үүрэндээ оруулсны дараа хэмжиж, дараа нь хоосон ампулыг халаасны дараа хэмжинэ. ижил температур.
Урсгалын лабиринт калориметрүүд
Хий, заримдаа шингэний дулааны багтаамжийг гэж нэрлэгддэг зүйлээр тодорхойлдог. урсгалын лабиринт калориметрүүд - шингэн эсвэл хийн хөдөлгөөнгүй урсгалын оролт ба гаралтын температурын зөрүү, энэ урсгалын хүч ба калориметрийн цахилгаан халаагуураас ялгарах Жоуль дулаанаар.
Калориметр - цахилгаан тоолуур
Интегратор калориметрээс ялгаатай нь эрчим хүчний тоолуураар ажилладаг калориметр нь дулааны солилцооны чухал ач холбогдолтой байх ёстой бөгөөд ингэснээр түүнд орж буй дулааны хэмжээг хурдан арилгаж, калориметрийн төлөвийг дулааны хүчин чадлын агшин зуурын утгаар тодорхойлно. үйл явц. Процессын дулааны хүчийг калориметр ба бүрхүүлийн хоорондох дулааны солилцооноос олдог. Францын физикч Э.Калветын бүтээсэн ийм калориметрүүд нь цилиндр хэлбэртэй эсүүдийг байрлуулсан суваг бүхий металл блок юм. Судалж буй үйл явц нь эсэд явагддаг; металл блок нь бүрхүүлийн үүрэг гүйцэтгэдэг (түүний температурыг 10 −5 -10 −6 К нарийвчлалтайгаар тогтмол байлгадаг). Эс болон блокны хоорондох температурын зөрүүг 1000 хүртэлх уулзвар бүхий термопилээр хэмждэг. Эсийн дулаан дамжуулалт ба термопилийн emf нь дулаан ялгарах эсвэл шингээх үед блок ба эсийн хооронд үүсдэг бага температурын зөрүүтэй пропорциональ байна. Ихэнхдээ хоёр эсийг дифференциал калориметрээр ажилладаг блок дотор байрлуулдаг: эс тус бүрийн термопил нь ижил тооны уулзвартай байдаг тул тэдгээрийн EMF-ийн ялгаа нь дулааны урсгалын хүч чадлын ялгааг шууд тодорхойлох боломжийг олгодог. эсүүд. Энэхүү хэмжилтийн арга нь блокийн температурын санамсаргүй хэлбэлзэлээр хэмжсэн утгын гажуудлыг арилгах боломжийг олгодог. Хоёр термопил нь ихэвчлэн эс тус бүр дээр суурилагдсан байдаг: нэг нь Пельтиерийн эффект дээр үндэслэн судалж буй процессын дулааны хүчийг нөхөх боломжийг олгодог бөгөөд нөгөө нь (заагч) дулааны урсгалын нөхөн олгогдоогүй хэсгийг хэмжихэд үйлчилдэг. Энэ тохиолдолд төхөөрөмж нь дифференциал нөхөн олговорын калориметрээр ажилладаг өрөөний температурт ийм калориметрүүд нь процессын дулааны хүчийг 1 мкВт нарийвчлалтайгаар хэмждэг.
Калориметрийн нэрс
Калориметрийн ердийн нэрс - "химийн урвал", "бөмбөг", "изотерм", "мөс", "бага температур" нь түүхэн гарал үүсэлтэй бөгөөд калориметрийн хэрэглээний арга, талбайг голчлон заадаг. , тэдгээрийн бүрэн эсвэл харьцуулсан тайлбаргүйгээр.
Калориметрийн ерөнхий ангилал
Калориметрийн ерөнхий ангиллыг хэмжилтийн техникийг тодорхойлдог гурван үндсэн хувьсагчийг харгалзан үзэж болно: калориметрийн системийн температур Tc; бүрхүүлийн температур Т о, калориметрийн системийг тойрсон; дулааны хэмжээ Л, нэгж хугацаанд калориметрээр ялгардаг (дулааны хүч).
Тогтмол хэмжигдэхүүнтэй калориметрүүд TcТэгээд Т оизотерм гэж нэрлэдэг; -тай Tc = Т о- адиабат; тогтмол температурын зөрүүтэй ажилладаг калориметр Tc - Т о, тогтмол дулаан солилцоо бүхий калориметр гэж нэрлэдэг; изопериболын калориметрийн хувьд (мөн изотерм бүрхүүлтэй калориметр гэж нэрлэдэг) тогтмол Т о, А Tcнь дулааны хүчний функц юм Л.
Эцсийн хэмжилтийн үр дүнд нөлөөлөх хүчин зүйлүүд
Хэмжилтийн эцсийн үр дүнд нөлөөлөх чухал хүчин зүйл бол изотерм буюу адиабат бүрхүүлийн автомат температур хянагчийн найдвартай ажиллагаа юм. Адиабат калориметрийн хувьд бүрхүүлийн температурыг калориметрийн системийн өөрчлөлттэй үргэлж ойр байлгахын тулд хянадаг. Адиабат бүрхүүл - халаагчаар тоноглогдсон хөнгөн металл дэлгэц нь дулаан дамжуулалтыг маш ихээр бууруулдаг тул калориметрийн температур хэдхэн арван мянган градус / минээр өөрчлөгддөг. Ихэнхдээ энэ нь калориметрийн туршилтын явцад дулаан дамжуулалтыг үл тоомсорлож болох ач холбогдолгүй хэмжээнд хүртэл бууруулах боломжийг олгодог. Шаардлагатай бол шууд хэмжилтийн үр дүнд дулаан дамжуулалтын залруулга оруулдаг бөгөөд тооцооллын арга нь Ньютоны дулаан дамжуулах хууль - калориметр ба бүрхүүлийн хоорондох дулааны урсгалын температурын зөрүүтэй пропорциональ байдал, хэрэв энэ ялгаа бага бол (3-4 ° C хүртэл).
Изотерм бүрхүүлтэй калориметрийн хувьд химийн урвалын дулааныг 0.01% хүртэл алдаатай тодорхойлж болно. Хэрэв калориметрийн хэмжээ бага, түүний температур 2-3 хэмээс дээш өөрчлөгдөж, судалж буй процесс нь удаан байвал изотерм бүрхүүлийн тусламжтайгаар дулаан дамжуулалтын залруулга нь хэмжсэн утгын 15-20% байж болно. хэмжилтийн нарийвчлалыг хязгаарлах. Эдгээр тохиолдолд адиабат бүрхүүлийг ашиглах нь илүү тохиромжтой.
Адиабат калориметр ашиглан хатуу ба шингэн бодисын дулааны багтаамжийг 0.1-1000 К-ийн хооронд тодорхойлно. Өрөөний болон түүнээс бага температурт вакуум хүрэмээр хамгаалагдсан адиабат калориметрийг шингэн гелиээр дүүргэсэн Дьюар колбонд дүрнэ. , устөрөгч эсвэл азот. Өндөр температурт (100 ° C-аас дээш) калориметрийг термостатаар удирддаг цахилгаан зууханд хийнэ.
"Конвекц" - Холих үйл явц. Термогравитацийн конвекц. Конвекц. Байгалийн конвекц. Тэдгээрийн илрэлээс шалтгаалан конвекцийн төрлүүд. Конвекц гэж юу вэ. Хоёр төрлийн конвекц байдаг. Конвекцийн төрлүүд. Бодисын хөдөлгөөн нь зарим гадны хүчний үйлчлэлээр үүсдэг. Дулаан дамжуулагч. Албадан конвекц. Агаар мандлын үзэгдлүүд.
"Түлшний химийн технологи" - Тийрэлтэт хөдөлгүүрт зориулсан түлш. Хийнүүд. Цетан тоо. Бензин. Төвийн давтамжийн тооцоолсон тодорхойлолт. Төрөл бүрийн бүлгийн нүүрсустөрөгчийн октаны тоо. Парафин ба церезин. Тооцооллын аргууд. Моторын түлш тэсрэх хандлага. Дизель түлш. Шатах чадвар. Хийн турбин ба бойлерийн түлш. Химийн технологийн онолын үндэс.
"Дотоод энерги" - Дулаан дамжуулалт муутай материал. Дотоод энерги. Бодисын тоосонцор. Мөн хэв гажилтын үед энерги нэмэгддэг. Халаасан бие. Дотоод энерги буурдаг. Буцалж буй усанд халбага халаана. Дулаан дамжуулалтын төрлүүд. Металл. Бие махбодь нэгтгэх ямар төлөвт байна вэ? Механик энерги.
"Дулааны хэмжээг тооцоолох" - Дулааны хэмжээг тодорхойлох. Дулааны хэмжээ. Асуудал шийдэх. Дулааны хэмжээг тооцоолох томъёо. Давталт. Дулааны хэмжээг тооцоолох. Шинэ материал сурах. Асуудлыг шийдэх. Асуудлыг шийдэх. Халаахад хэр их дулаан хэрэгтэй вэ. Ялгаа. Бодисын хувийн дулаан багтаамж юуг харуулах вэ?
"Дулаан дамжуулах арга" - Шингэнийг халаах. Цаасан дугуй. Бөмбөг. Дулаан дамжуулалтын. Халаалтын ус. Керосин чийдэн. Мөсийг хөлдөөгчид бэлтгэ. Нүх. Дулаан дамжуулах аргууд. Бид өөрсдийгөө шүтэн бишрэхэд яагаад дажгүй санагддаг вэ? Цонхны шил. Термос дахь дулаан дамжуулах төрлүүд. Шигшүүрт гал асаана. Дулаан дамжуулалтын төрлүүд. Цацраг.
"Дулааны хэмжээ" - Q - биед хүлээн авсан дулаан. Дулаан солилцоо. Үзэл баримтлал үүссэн түүх. Дулааны хэмжээ хэд вэ? Дулааны хэмжээ. Дулааны хэмжээг хэмжих төхөөрөмж. Орчин үеийн калориметрүүд. Дулааны үзэгдлийг судалсан Английн физикч Ж.Жоул. Калориметр. Өндөр нарийвчлалтай адиабат калориметр.
Энэ сэдвээр нийт 30 илтгэл тавигдсан
Калориметр, м [Латин хэлнээс. илчлэг - дулаан ба Грек. метрон – хэмжүүр] (биет). Дулааны хэмжээг хэмжих төхөөрөмж. Гадаад үгийн том толь бичиг
Эрдэмтэд эрчим хүчний тухай ойлголт физикт гарч ирэхээс өмнө дулааны хэмжээг хэмжиж эхэлсэн. Дараа нь дулааны хэмжээг хэмжих тусгай нэгж байгуулагдсан - калори (кал).
Калори гэдэг нь \(1\) г усыг \(1\)°С-аар халаахад шаардагдах дулааны хэмжээ юм.
\(1\) кал \(= 4.19\) J \(≈ 4.2\) Ж.
"Калори" гэсэн нэр томъёог (Латин "калор" - дулаанаас) Францын химич Николас Клемент-Дезормес (\(1779-1842\)) шинжлэх ухааны хэрэглээнд нэвтрүүлсэн.
Николас Клемент-Дезормес
Түүний илчлэгийг дулааны нэгж гэж тодорхойлсон нь анх 1824 онд Le Producteur сэтгүүлд нийтлэгдсэн бөгөөд 1842 онд Францын толь бичгүүдэд гарчээ.
Гэсэн хэдий ч, энэ нэр томъёо гарч ирэхээс нэлээд өмнө эхнийх нь калориметр - дулааныг хэмжих хэрэгсэл.
Анхны калориметрийг Английн химич Жозеф Блэк зохион бүтээсэн бөгөөд \(1759-1763\) онд янз бүрийн бодисын дулааны багтаамж, мөс хайлах далд дулаан, усны ууршилт зэргийг тодорхойлоход ашигласан.
Жозеф Блэк
Францын нэрт эрдэмтэд Антуан Лоран Лавуазье (\(1743-1794\)), Пьер Симон Лаплас (\(1749-1827\)) нар Д.Блэкийн шинэ бүтээлийг ашигласан.
Антуан Лоран Лавуазье
Пьер Саймон Лаплас
\(1780\) онд тэд дулааны энергийг хэмжих боломжийг олгосон калориметрийн цуврал туршилтуудыг эхлүүлсэн.
Энэ ойлголтыг 18-р зуунд Шведийн физикч Иоганн Карл Вилке (1732-1796) -ийн бүтээлүүдээс олж мэдсэн бөгөөд тэрээр цахилгаан, соронзон, дулааны үзэгдлийг судалж, дулааны энергийг хэмжиж болох эквивалентуудын талаар бодож байжээ.
Иоганн Карл Вилке
Хожим нь калориметр гэж нэрлэгдэх болсон уг төхөөрөмжийг Лавуазье, Лаплас нар физик, хими, биологийн янз бүрийн процесст ялгарах дулааны хэмжээг хэмжихэд ашиглаж байжээ. Тэр үед үнэн зөв термометр байхгүй байсан тул дулааныг хэмжихийн тулд заль мэх хийх шаардлагатай байв.
Эхний калориметр нь мөс шиг хүйтэн байв. Дулаан ялгаруулдаг объект (жишээлбэл, хулгана) байрлуулсан дотоод хөндий тасалгаа нь мөс эсвэл цасаар дүүргэсэн хүрэмээр хүрээлэгдсэн байв. Мөн мөсөн хүрэм нь эргээд агаараар хүрээлэгдсэн байсан тул мөс нь гадны дулааны нөлөөн дор хайлахгүй байв. Калориметрийн доторх объектын дулаан нь мөсийг халааж, хайлуулсан. Эрдэмтэд хүрэмнээс урссан хайлсан усыг жинлэн тусгай саванд хийж, тухайн объектоос үүссэн дулааныг тодорхойлсон байна.
Аливаа материаллаг системд тохиолддог аливаа дулааны өөрчлөлтүүд нь түүний төлөвийг өөрчлөх нь систем анхны төлөвтөө буцаж ирэхэд урвуу дарааллаар явагддаг.
Өөрөөр хэлбэл, усыг устөрөгч, хүчилтөрөгч болгон задлахын тулд устөрөгч нь хүчилтөрөгчтэй урвалд орж ус үүсгэх үед ялгардаг энергийг зарцуулах шаардлагатай болдог.
Мөн \(1780\) онд Лавуазье калориметрт далайн гахайг байрлуулжээ. Амьсгалах дулаан түүний цамцны цасыг хайлуулна. Дараа нь физиологийн хувьд маш чухал ач холбогдолтой бусад туршилтууд явагдсан.
Тэр үед Лавуазье амьтны амьсгалах нь лаа шатаахтай төстэй бөгөөд үүний улмаас биед шаардлагатай дулааны хангамж хадгалагддаг гэсэн санааг илэрхийлжээ. Тэрээр мөн амьд организмын хамгийн чухал гурван үүргийг амьсгалах, хооллох, транспираци (усны ууршилт) холбосон анхны хүн юм. Тэр цагаас хойш хоол хүнс бидний биед шатдаг тухай ярьж эхэлсэн бололтой.
\(XIX\) зуунд термохимийн чиглэлээр 200 гаруй бүтээл хэвлүүлсэн Францын нэрт химич Марселин Бертелотын (\(1827-1907\)) хүчин чармайлтын ачаар калориметрийн аргын нарийвчлал эрс нэмэгдэж, илүү дэвшилтэт багаж хэрэгсэл болжээ. гарч ирэв - усны калориметр ба битүүмжилсэн калориметрийн бөмбөг.
Марселин Бертелот
Хамгийн сүүлийн төхөөрөмж нь бидний хувьд маш сонирхолтой байдаг, учир нь энэ нь маш хурдан урвалын үед ялгарах дулааныг хэмжиж чаддаг - шаталт ба дэлбэрэлт.
Шинжилгээний хуурай бодисын дээжийг тигелд хийж, бөмбөгний дотор байрлуулж, савыг битүүмжилнэ. Дараа нь бодисыг цахилгаан очоор асаана. Энэ нь шатаж, хүрээлэн буй усны хүрэм дэх усанд дулааныг өгдөг. Термометр нь усны температурын өөрчлөлтийг үнэн зөв бүртгэх боломжийг олгодог.
19-р зууны 30-аад оны үед ижил төстэй калориметрээр Германы нэрт химич Юстус фон Либиг (\(1803-1873)) хоол хүнстэй хийсэн анхны туршилтаа хийсэн бөгөөд тэрээр хоол хүнс нь бие махбодийг тэжээх түлээ шиг түлш юм гэсэн Лавуазьегийн санааг хуваалцжээ. зуух.
Юстус фон Либиг
