Kalorimeter - biológia

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

Antibiotiká z baktérií

Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu

Molekulárny kompas na zarovnanie buniek

Čo robí listy na jeseň starnúcimi

Demokracia perličiek

Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine

| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat

Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

kalorimeter

Ak chcete zistiť fyziologickú výhrevnosť, pozri bombový kalorimeter. Kalorimetre na stanovenie energie vo fyzike elementárnych častíc nájdete pod kalorimetrami (časticová fyzika).

A kalorimeter (lat. calor,Teplo ‘) je merací prístroj (alebo prístroj) na určovanie množstva tepla, ktoré sa uvoľňuje alebo absorbuje počas fyzikálnych, chemických alebo biologických procesov. Pomocou kalorimetra sa dá určiť aj špecifická tepelná kapacita látky. Kalorimetre sa rozlišujú podľa prevádzkových režimov, ako je adiabatický alebo izotermický, alebo podľa meracieho princípu, ako je napríklad kompenzácia výkonu alebo princíp vedenia tepla. Samotný proces merania sa nazýva kalorimetria. Hugo Junkers zaregistroval kalorimeter ako svoj prvý patent v júni 1892. Sám ho používal ako merací prístroj na zisťovanie výhrevnosti palivových plynov.

Kalorimetre na meranie reakčného tepla vznikajúceho pri chemickej reakcii sa nazývajú Reakčný kalorimeter určený.

Všeobecné

Kalorimetrické merania sa uskutočňujú v kalorimetri. Vo väčšine prípadov sa do kalorimetra pridáva alebo odoberá teplo a pozoruje sa zmena teploty. Ak sa použije teplomer, mal by to byť teplomer Beckmann alebo digitálny teplomer (presnosť čítania až 0,01 K). Existuje veľa rôznych kalorimetrov. Možno ich rozdeliť do nasledujúcich skupín:

Anizotermické kalorimetre

Kalorimeter je tepelne izolovaný od okolitého prostredia. Výmena tepla sa deje s kvapalinou (kvapalný kalorimeter) alebo s kovom (kovový blokový kalorimeter). Tento typ zariadenia je najbežnejší v kalorimetrii. Pri čistej práci je pri nej možná presnosť až 0,01%. Tento postup sa používa, keď výmena tepla trvá maximálne 20 minút.

Kvapalný kalorimeter

Skladá sa z dvojstennej medenej nádoby, ktorej priestor je naplnený vodou a má zabezpečiť vo vnútornom kalorimetri teplotne stále prostredie. Kalorimetrová nádoba vyrobená z tenkého plechu je umiestnená na tepelne izolovanom podklade. Ako kalorimetrická kvapalina sa používa obyčajná voda, môžu sa však použiť aj iné kvapaliny. Miešadlo, ktorého rýchlosť musí zostať konštantná, zaisťuje lepšiu výmenu tepla. Zmena teploty sa meria teplomerom. pozri tiež: Bombový kalorimeter na stanovenie výhrevnosti.

Adiabatické kalorimetre

Pomocou týchto zariadení je teplotný rozdiel medzi kvapalinou kalorimetra a plášťom nádoby neustále kompenzovaný ohrevom alebo chladením. Oba procesy musia prebiehať rovnakou rýchlosťou. Čím pomalší je prenos tepla do kalorimetra, tým ľahšie je to dosiahnuteľné (20 až 60 minút).

Izotermické kalorimetre

Pomocou týchto zariadení sa množstvo tepla odoberá z určitých látok, ktoré prechádzajú fázovou zmenou. Počas experimentu teda teploty zostávajú konštantné. Tieto zariadenia sú tiež známe ako kalorimetre s fázovou zmenou. Používajú sa na pomalé reakcie, ktoré trvajú niekoľko hodín.

Ľadový kalorimeter

Tento kalorimeter je jedným z najpresnejších na meranie množstva tepla pri 0 ° C. S meraným množstvom tepla sa topí ľad. Pretože je známe teplo tavenia vody, je možné množstvo tepla určiť z množstva tavenej vody.

Klasický ľadový kalorimeter pozostáva z lievikovitej vnútornej nádoby, ktorá je obklopená vonkajšou nádobou. Pri príprave je vnútorná nádoba naplnená destilovanou vodou a vonkajšia nádoba studenou zmesou, takže sa na vnútornej stene vnútornej nádoby vytvorí vrstva ľadu. Studená zmes a zvyšná nezmrazená voda sa potom vypustia a celý kalorimeter sa zahreje na teplotu topenia vody. Pokus sa umiestni do vnútornej nádoby a kalorimeter sa uzavrie vekom. Tavená voda, ktorá sa tvorí, vytečie z výstupu vnútornej nádoby na meranie.

Kondenzačný kalorimeter

Tento kalorimeter, často tiež nazývaný parný kalorimeter, sa používa hlavne na stanovenie špecifickej tepelnej kapacity látky medzi 100 ° C a 20 ° C. Ako kondenzačný plyn sa používa vodná para. Telo K, ktoré sa má vyšetrovať, je zavesené na citlivej váhe pomocou jemného drôtu a je umiestnené vo vnútri kalorimetra. Ak niekto do tohto priestoru vpustí nasýtenú vodnú paru, ktorá bola zbavená kvapkajúcej kvapaliny, na pôvodne chladnom tele kondenzuje určité množstvo pary, kým telo nedosiahne teplotu pary. Množstvo tepla ΔQ = r m bolo prenesené do tela (ΔQ = množstvo tepla; r = kondenzačné teplo; m = hmotnosť kondenzovanej pary).

Tenkostenná platinová miska pripevnená k spodnej časti tela chráni pred kvapkaním vody. Musí sa brať do úvahy vztlak, ktorý nastáva v dôsledku toku pary. Metóda môže poskytnúť veľmi presné hodnoty.

Kalorimeter s výmenou tepla

V prípade reakcií, ktoré trvajú niekoľko hodín až niekoľko mesiacov, je zabezpečená rýchla a úplná výmena tepla s okolitým prostredím. Rýchlosť sa meria ako funkcia času.

Reakčný kalorimeter

Reakčný kalorimeter sú kalorimetre optimalizované pre chemické aplikácie. Používajú sa pri vývoji chemických procesov na meranie tepla generovaného počas reakcie a časového priebehu energie (tepelný tok). Takto získané tepelné údaje sú potrebné na posúdenie bezpečnosti procesu a návrh chladiacich systémov reaktora.

Kalorimeter tepelného toku,
Kalorimeter s tepelnou bilanciou a
adiabatické kalorimetre

Existujú kalorimetre toku tepla a tepelnej bilancie, t.j. d. Zvyčajne z laboratórneho reaktorového systému so systémom na meranie teploty, ktorý je čo najpresnejší. Tieto kalorimetre sa väčšinou prevádzkujú izotermicky, to znamená, že vnútorná teplota reaktora sa udržuje konštantná pomocou systému na reguláciu teploty plášťa s regulátorom. Potom je tepelný výkon rozptýlený stenou identický s chemicky generovaným výkonom.

V kalorimetri tepelného toku sa meria teplotný rozdiel medzi plášťom na reguláciu teploty a obsahom reaktora a z tohto sa počíta tepelný výkon prenášaný cez stenu.

V kalorimetri tepelnej bilancie sa meria teplotný rozdiel medzi prietokom a spiatočkou plášťa na reguláciu teploty, ako aj hmotnostný prietok média na reguláciu teploty a z tohto sa počíta tepelný výkon prenášaný cez stenu.

S adiabatickým kalorimetrom sú reaktanty v izolovanej nádobe. Tepelná energia generovaná reakciou sa počíta z nameraného zvýšenia teploty.

Časticová fyzika

Vo fyzike častíc je kalorimeter nástrojom na určovanie energie jednej častice, pozri kalorimeter (časticová fyzika).