ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Техника калориметрического эксперимента из "Физические методы исследования в неорганической химии" Калориметр — прибор, позволяющий характеризовать тепловые явления, например количество выделенной (или поглощенной) системой теплоты при охлаждении (или нагревании), а также в процессах фазовых и химических превращений. Совокупность частей калориметра, между которыми распределяется подлежащая определению теплота, называют калориметрической системой. В большинстве случаев калориметрические измерения сводятся к определению температуры калориметрической системы или ее изменения до и после опыта. [c.13] На современных калориметрах проводят исследования при температурах от 0,1 К до тысяч градусов при длительности изучаемых процессов от долей секунды до нескольких суток и измерять тепловые эффекты от величин порядка 10- до 10 джоулей, при этом ошибки измерений не превышают 0,1—0,01%. [c.13] А/ — изменение температуры, составляющее 1—3°. [c.13] В практике калориметрии широко применяют метастатический термометр Бекмана, схематическое изображение которого приведено на рис. 1.3. Количество ртути в резервуаре такого термометра переменно, чем выше температура калориметрического опыта, тем больше ртути переходит из нижнего резервуара в верхнюю камеру. [c.13] В последние десятилетия вошли в употребление платиновые термометры сопротивления, термисторы (жтивные резисторы с высоким температурным коэффициентом сопротивления, изготовляемые из сложных смесей оксидов металлов), термопары, а при высоких температурах — прецизионные оптические пирометры. [c.14] Платиновые термометры сопротивления представляют собой навитую на непроводящую основу предварительно отожженную платиновую проволоку, сопротивление которой заметно увеличивается с ростом температуры (0,4% на градус) и измеряется с помощью прецизионного потенциометра или измерительного моста (рис. 1.4). Термометры сопротивления градуируют по точкам плавления льда, кипения воды и серы. Платиновые. термометры стабильны в работе, измеряют температуру в широких пределах (от 80 до 900 К), для удобства позволяют располагать регистрирующую часть (измерительные мосты) на различных расстояниях от калориметра. [c.14] В некоторых типах калориметров температуру измеряют с помощью термоэлектрических термометров — термопар и термобатарей. [c.14] В уравнении (1.21) второй сомножитель Н находят введением в калориметр известного количества теплоты д с помощью электронагревателя (д—РНх, где / — сила тока Д — сопротивление нагревателя т — время) или за счет строго определенного теплового эффекта хорошо изученного химического (фазового) превращения. Например, в калориметрах растворения часто используют теплоту растворения КС в воде. [c.15] Для иллюстрации на рис. 1.6 и 1.7 приведены внешний вид и разрез обыкновенного калориметра с калориметрической бомбой для сжигания в атмосфере кислорода веществ, способных окисляться. Калориметрическая бомба может быть заменена другими видами реакторов, которые позволяют измерять теплоемкости твердых и жидких веществ, теплоты растворения, парообразования и т. д. Такое разнообразие возможностей дает основание считать данный калориметр универсальным для работы при комнатной температуре. [c.15] Опыт на таком приборе проводится следующим образом. Калориметрическую бомбу с введенными в нее образцом и кислородом (под давлением примерно 3000 кПа) помещают в калориметрическую жидкость (дистиллированная вода), после чего через определенные промежутки времени измеряют температуру жидкости. В результате теплообмена с окружающей средой наблюдают равномерное, очень небольшое изменение температуры калориметра — это так называемый начальный период. Изменение температуры, отнесенное к единице времени, называют температурным ходом калориметра. С момента начала сжигания образца в калориметрической бомбе и ввода теплоты в калориметр начинается главный период, который проявляется в достаточно резком возрастании измеряемой температуры. Этот период заканчивается, когда выделившаяся за счет реакции теплота равномерно распределяется в калориметре и вновь устанавливается некоторый пологий температурный ход, именуемый конечным периодом. [c.15] Для точного определения поправки на теплообмен калориметры изолируют от внешней среды изотермическими оболочками (при постоянной температуре) или адиабатическими (разность температур калориметра и оболочки равна нулю). Для изучения сравнительно быстрых процессов (10—20 мин) используют калориметры с изотермической оболочкой, в этом случае поправка на теплообмен хотя и велика, но определяется с большой точностью. Калориметры с адиабатической оболочкой применяют обычно для медленно протекающих процессов. Поправка на теплообмен в этих калориметрах значительно меньше, но не равна нулю, так как практически невозможно в течение всего опыта сохранять одинаковыми температуры калориметр и оболонки. [c.17] Вернуться к основной статье