量熱儀(Calorimeter)的名稱(chēng)是由兩個(gè)單詞組成,"calor"來(lái)自于希臘語(yǔ)意思是 "熱"(heat),"metron"來(lái)自于拉丁文意思是"測(cè)量"(measure),,在1780年,,由"近代化學(xué)之父",法蘭西院院長(zhǎng)拉瓦錫zui提出的 ,。
氧彈量熱儀可用于測(cè)量固體或液體樣品的熱值,,測(cè)量樣品在個(gè)密閉的容器中(氧彈),充滿(mǎn)氧氣的環(huán)境里,,燃燒所產(chǎn)生的熱,,測(cè)量的結(jié)果稱(chēng)燃燒值、熱值,、BTU等,。
熱值結(jié)果具有確定其他值的意義,可以確定樣品的,,作為計(jì)算價(jià)格的依據(jù)(如煤炭),,也可獲得生理(如生態(tài)學(xué)中的能量分布,動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究中的能量代謝等),、物理以及化學(xué)的結(jié)論,。
作原理
將1g的固體或液體樣品稱(chēng)量后放入坩鍋中,將坩鍋置于不銹鋼的容器(氧彈)中,。往燃燒容器/氧彈中充滿(mǎn)30bar壓力的氧氣(3.5:理論純度99.95%),。樣品在氧彈內(nèi)通過(guò)點(diǎn)火絲和綿線(xiàn)引燃。在燃燒過(guò)程中坩鍋的中心溫度可達(dá)1200°C,,同時(shí)氧彈內(nèi)的壓力上升,。在此條件下,所有的有機(jī)物燃燒并氧化,。氫生成水,,碳生成二氧化碳,樣品中的硫?qū)⒀趸蒘O2,,SO3,,并溶于水,釋放出定的熱量(硫酸生成熱),,空氣中的氮?dú)庠趬焊谎醯臈l件下,,會(huì)有少量被氧化NO2,溶于水釋放出定熱量(硝酸生成熱),,在容器中(內(nèi)桶IV)充滿(mǎn)水,,使水環(huán)繞在氧彈的周邊,,燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)傳給氧彈周邊的水。
為確保燃燒產(chǎn)生的熱量不會(huì)從系統(tǒng)傳到外界和外界的熱量不會(huì)傳系統(tǒng)里(室溫變化),,使用另個(gè)容器(外桶OV)作為隔熱的裝置,,依據(jù)不同的測(cè)定原理和外筒溫度控制,測(cè)定可以分為熱模式和等溫模式,。
1,、熱模式:
熱量熱儀實(shí)驗(yàn)中,外桶的溫度(TOV)程跟蹤內(nèi)桶溫度(TIV)變化而變化,。這種熱幾乎隔熱傳遞,。在保持空調(diào)環(huán)境溫度恒定的條件下,測(cè)量幾乎不受何的外界影響,。樣品燃燒所釋放出的熱量都將聚集在內(nèi)筒,,并通過(guò)內(nèi)筒的溫度傳感器行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有熱損失,,像等溫量熱儀樣做修正計(jì)算,。
其溫升曲線(xiàn)的典型征為:實(shí)驗(yàn)前期,實(shí)驗(yàn)?zāi)┢诳梢院芸爝_(dá)到"穩(wěn)態(tài)",,即內(nèi),、外筒的溫度達(dá)到平衡,不會(huì)隨著時(shí)間的推移而變化,。
2,、等溫模式:
雖然熱式量熱儀測(cè)定結(jié)果,但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,,所需的難度較,,所以提出了等溫測(cè)量模式,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中外桶的溫度(TOV)保持恒定,。保持外桶溫度恒定不要求內(nèi)外桶的熱,,內(nèi)外桶有少量的熱交換。在空調(diào)環(huán)境溫度保持恒定的情況下,,需要對(duì)內(nèi)外桶間的少量熱交換行修正計(jì)算,,依據(jù)牛頓冷卻定律,常用的計(jì)算公式為瑞方公式,。
其溫升曲線(xiàn)的典型征是:實(shí)驗(yàn)前期,,實(shí)驗(yàn)?zāi)┢跍囟却嬖?拐點(diǎn)",對(duì)溫升終點(diǎn)的判斷較為關(guān)鍵,,為了準(zhǔn)確判斷溫度變化的趨勢(shì),,即嚴(yán)格按照瑞方公式行測(cè)定時(shí),所需的測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng),通過(guò)"溫升趨勢(shì)"預(yù)斷來(lái)縮短測(cè)定時(shí)間的方法中,,即"快速模式",,溫升趨勢(shì)的預(yù)判往往成為實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。
依據(jù)外筒的不同溫度控制方式,,又可以分為:
恒溫式量熱儀:
即外筒沒(méi)有控溫,,為了保持測(cè)定過(guò)程中外筒水溫基本致,外筒盛滿(mǎn)水后其熱容量通常為量熱儀熱容量的5-10倍,,即通常具有個(gè)20-40L裝滿(mǎn)水的外筒,但由于外筒沒(méi)有控溫,,有時(shí)內(nèi)筒的水也循環(huán)入外筒,,所以經(jīng)過(guò)數(shù)次測(cè)定后外筒溫度緩慢升明顯。
周邊等溫式量熱儀:
在恒溫式量熱儀的基礎(chǔ)上增加外筒的控溫,,縮小了外筒體積及水量,。