कैलोरीमीटर इतिहास, भागों, प्रकार और उनकी विशेषताएं

कैलोरीमीटर एक उपकरण है जिसका उपयोग ज्ञात विशिष्ट गर्मी के पदार्थ (आमतौर पर पानी) की मात्रा के तापमान में परिवर्तन को मापने के लिए किया जाता है। तापमान में यह परिवर्तन अध्ययन के अध्ययन में अवशोषित या जारी गर्मी के कारण होता है; रासायनिक यदि यह एक प्रतिक्रिया है, या भौतिक है अगर इसमें एक चरण या राज्य परिवर्तन शामिल हैं.

प्रयोगशाला में, सबसे सरल कैलोरीमीटर जो पाया जा सकता है वह है कॉफी कप। इसका उपयोग जलीय घोल में निरंतर दबाव पर प्रतिक्रिया में अवशोषित या छोड़े गए ताप को मापने के लिए किया जाता है। अभिकर्मकों या गैसीय उत्पादों के हस्तक्षेप से बचने के लिए प्रतिक्रियाओं का चयन किया जाता है.

एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया में, जारी की जाने वाली गर्मी की मात्रा को कैलोरीमीटर और जलीय घोल के तापमान में वृद्धि से गणना की जा सकती है:

उष्मा की मात्रा जो प्रतिक्रिया में जारी होती है = उष्मा की मात्रा को कैलोरीमीटर द्वारा अवशोषित की जाती है + घोल द्वारा अवशोषित उष्मा की मात्रा

कैलोरीमीटर द्वारा अवशोषित गर्मी की मात्रा को कैलोरीमीटर की कैलोरी क्षमता कहा जाता है। यह निर्धारित द्रव्यमान के साथ कैलोरीमीटर को गर्मी की एक ज्ञात मात्रा की आपूर्ति करके निर्धारित किया जाता है। फिर, कैलोरीमीटर के तापमान में वृद्धि और इसके समाधान को मापा जाता है.

इन आंकड़ों के साथ, और पानी की विशिष्ट गर्मी (4.18 J / g. )C) के उपयोग से, कैलोरीमीटर की कैलोरी क्षमता की गणना की जा सकती है। इस क्षमता को कैलोरीमीटर स्थिर भी कहा जाता है.

दूसरी ओर, जलीय विलयन द्वारा प्राप्त ऊष्मा m · CE · thet के बराबर होती है। सूत्र में m = पानी का द्रव्यमान, CE = पानी की विशिष्ट गर्मी और तापमान का oft = रूपांतर। यह सब जानते हुए, एक तो एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया द्वारा जारी गर्मी की मात्रा की गणना कर सकता है.

सूची

• 1 कैलोरीमीटर का इतिहास
• 2 भागों
• 3 प्रकार और उनकी विशेषताएं
  • 3.1 कॉफी कप
  • 3.2 कैलोरीमीटर पंप
  • ३.३ एडियाबेटिक कैलोरीमीटर
  • 3.4 आइसोप्रिबोलिक कैलोरीमीटर
  • 3.5 प्रवाह कैलोरीमीटर
  • 3.6 अंतर स्कैनिंग कैलोरीमीटर के लिए कैलोरीमीटर
• 4 आवेदन
  • 4.1 भौतिक विज्ञान में
  • 4.2 जैविक प्रणालियों में
  • ४.३ ऑक्सीजन पंप और कैलोरी ऊर्जा का कैलोरीमीटर
• 5 संदर्भ

कैलोरीमीटर का इतिहास

1780 में, ए। एल। लोवाइसियर, फ्रांसीसी रसायनज्ञ, जिन्हें रसायन विज्ञान के पिता में से एक माना जाता है, ने अपनी श्वास द्वारा गर्मी के उत्पादन को मापने के लिए गिनी पिग का उपयोग किया था.

कैसे? कैलोरीमीटर के समान उपकरण का उपयोग करना। गिनी पिग द्वारा उत्पादित गर्मी को बर्फ के पिघलने से प्रकट किया गया था जो तंत्र को घेरे हुए था.

शोधकर्ताओं ए। एल। लावोस्सियर (1743-1794) और पी। एस। लाप्लास (1749-1827) ने एक कैलोरीमीटर तैयार किया जिसका उपयोग बर्फ के पिघलने की विधि द्वारा शरीर की विशिष्ट गर्मी को मापने के लिए किया गया.

कैलोरीमीटर में टिन-प्लेटेड बेलनाकार बीकर शामिल होता है, जिसे तिपाई द्वारा आयोजित किया जाता है, और फ़नल के साथ आंतरिक रूप से समाप्त किया जाता है। अंदर, एक और ग्लास रखा गया था, पिछले एक के समान, एक ट्यूब के साथ जो बाहरी कक्ष से गुजरता था और जिसे एक कुंजी के साथ प्रदान किया गया था। दूसरे गिलास के अंदर एक ग्रिड था.

इस ग्रिड में उस वस्तु या वस्तु को रखा गया था जिसकी विशिष्ट ऊष्मा निर्धारित करना चाहती थी। बर्फ को संकेंद्रित वाहिकाओं के अंदर रखा गया था, जैसे टोकरी में.

शरीर द्वारा उत्पादित गर्मी को बर्फ द्वारा अवशोषित किया गया था, जिससे इसका संलयन हुआ। और बर्फ के पिघलने का तरल पानी उत्पाद एकत्र किया गया था, जो आंतरिक ग्लास की कुंजी खोल रहा था.

और अंत में, पानी का वजन, पिघला हुआ बर्फ का द्रव्यमान ज्ञात था.

भागों

रसायन विज्ञान शिक्षण प्रयोगशालाओं में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला कैलोरीमीटर तथाकथित कॉफी कप कैलोरीमीटर है। इस कैलोरीमीटर में बीकर होता है, या इसके बजाय, एनीमे सामग्री का एक कंटेनर होता है जिसमें कुछ इन्सुलेट गुण होते हैं। इस कंटेनर के अंदर जलीय घोल को शरीर के साथ रखा जाता है जो गर्मी पैदा करेगा या अवशोषित करेगा.

कंटेनर के ऊपरी भाग में दो छिद्रों के साथ इन्सुलेट सामग्री का एक आवरण रखा गया है। तापमान परिवर्तन को मापने के लिए एक थर्मामीटर में पेश किया जाता है, और दूसरे में एक स्टीमर, अधिमानतः कांच सामग्री, जो जलीय घोल की सामग्री को स्थानांतरित करने का कार्य करता है.

छवि एक कैलोरीमीटर पंप के कुछ हिस्सों को दिखाती है; हालाँकि, यह देखा जा सकता है कि इसमें कई किलोमीटर में थर्मामीटर और आंदोलनकारी, सामान्य तत्व हैं.

प्रकार और उनकी विशेषताएं

कॉफी कप

यह एक है जो एक एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया द्वारा जारी गर्मी के निर्धारण में उपयोग किया जाता है, और एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया में अवशोषित गर्मी.

इसके अलावा, इसका उपयोग किसी शरीर की विशिष्ट गर्मी का निर्धारण करने में किया जा सकता है; वह है, पदार्थ की एक ग्राम ऊष्मा की मात्रा को अपने तापमान को एक डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाने के लिए अवशोषित करने की आवश्यकता होती है.  .

कैलोरीमीटर पंप

यह एक ऐसा उपकरण है जिसमें निरंतर मात्रा में होने वाली प्रतिक्रिया में जारी या अवशोषित होने वाली गर्मी की मात्रा को मापा जाता है.

प्रतिक्रिया एक मजबूत स्टील के बर्तन (पंप) में होती है, जिसे बड़ी मात्रा में पानी में डुबोया जाता है। यह पानी के तापमान में बदलाव को छोटा बनाता है। इसलिए, यह माना जाता है कि प्रतिक्रिया से जुड़े परिवर्तनों को निरंतर तापमान और मात्रा पर मापा जाता है.

उपरोक्त इंगित करता है कि जब कोई प्रतिक्रिया कैलेरीमेट्रिक पंप में की जाती है तो कोई काम नहीं किया जाता है.

पंप से जुड़े केबलों के माध्यम से बिजली की आपूर्ति से प्रतिक्रिया शुरू होती है.

एडियाबेटिक कैलोरीमीटर

यह एक ढाल नामक एक इन्सुलेट संरचना होने की विशेषता है। ढाल कोशिका के चारों ओर स्थित होता है जहां गर्मी और तापमान में परिवर्तन होता है। यह एक इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली से भी जुड़ा हुआ है जो गर्मी हस्तांतरण से बचने के लिए अपने तापमान को सेल के बहुत करीब रखता है.

एक एडियाबेटिक कैलोरीमीटर में, कैलोरीमीटर और उसके आस-पास के तापमान के अंतर को कम से कम किया जाता है; गर्मी हस्तांतरण गुणांक को कम करने और गर्मी विनिमय के लिए समय के साथ-साथ.

इसके भागों में निम्नलिखित शामिल हैं:

-सेल (या कंटेनर), एक इन्सुलेशन प्रणाली में एकीकृत होता है जिसके द्वारा गर्मी के नुकसान से बचने की कोशिश की जाती है.

-तापमान परिवर्तन को मापने के लिए थर्मामीटर.

-एक हीटर, विद्युत वोल्टेज के एक नियंत्रणीय स्रोत से जुड़ा हुआ है.

-और ढाल, पहले से ही उल्लेख किया गया है.

इस प्रकार के कैलोरीमीटर में एन्ट्रापी, डेबी तापमान और इलेक्ट्रॉनिक राज्य घनत्व जैसे गुणों को निर्धारित किया जा सकता है.

Isoperibolic कैलोरीमीटर

यह एक उपकरण है जिसमें प्रतिक्रिया सेल और पंप को एक संरचना में डुबोया जाता है जिसे जैकेट कहा जाता है। इस मामले में, तथाकथित जैकेट में पानी होता है, एक स्थिर तापमान पर रखा जाता है.

दहन प्रक्रिया के दौरान गर्मी के रूप में सेल और पंप का तापमान बढ़ता है; लेकिन वॉटर जैकेट का तापमान एक निश्चित तापमान पर बनाए रखा जाता है.

एक माइक्रोप्रोसेसर सेल और जैकेट के तापमान को नियंत्रित करता है, जिससे रिसाव के ताप की आवश्यक सुधार होता है, जिसके परिणामस्वरूप दो तापमानों के बीच अंतर होता है.

ये सुधार लगातार लागू होते हैं, और अंतिम सुधार के साथ, परीक्षण से पहले और बाद के माप पर आधारित होते हैं.

प्रवाह कैलोरीमीटर

कैलेन्डर द्वारा विकसित, यह एक कंटेनर में एक स्थिर गति से गैस को स्थानांतरित करने के लिए एक उपकरण है। गर्मी जोड़ते समय, द्रव में तापमान में वृद्धि को मापा जाता है.

प्रवाह कैलोरीमीटर की विशेषता है:

- निरंतर प्रवाह दर का एक सटीक माप.

- एक हीटर के माध्यम से द्रव में पेश गर्मी की मात्रा का सटीक माप.

- ऊर्जा इनपुट के कारण गैस में तापमान में वृद्धि का सटीक माप

- दबाव में गैस की क्षमता को मापने के लिए एक डिजाइन.

अंतर स्कैनिंग कैलोरीमीटर के लिए कैलोरीमीटर

यह दो कंटेनरों की विशेषता है: एक में अध्ययन किया जाने वाला नमूना रखा जाता है, जबकि दूसरे को खाली रखा जाता है या एक संदर्भ सामग्री का उपयोग किया जाता है.

दो स्वतंत्र हीटरों द्वारा दो जहाजों को लगातार ऊर्जा की गति से गर्म किया जाता है। जब दो कंटेनरों का ताप शुरू होता है, तो कंप्यूटर तापमान के विरुद्ध हीटरों के ताप प्रवाह के अंतर को चित्रित करेगा, इस प्रकार ताप के प्रवाह को निर्धारित करने में सक्षम होगा।.

इसके अलावा, समय के एक समारोह के रूप में तापमान की भिन्नता निर्धारित की जा सकती है; और अंत में, कैलोरी क्षमता.

अनुप्रयोगों

भौतिक विज्ञान में

-बुनियादी कैलोरीमीटर, कॉफी कप टाइप करें, गर्मी की मात्रा को मापने की अनुमति देता है जो एक शरीर जारी करता है या अवशोषित करता है। वे यह निर्धारित कर सकते हैं कि क्या कोई प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक या एन्डोथर्मिक है। इसके अलावा, एक शरीर की विशिष्ट गर्मी निर्धारित की जा सकती है.

-एडियाबेटिक कैलोरीमीटर के साथ एक रासायनिक प्रक्रिया की एन्ट्रापी और राज्य के इलेक्ट्रॉनिक घनत्व को निर्धारित करना संभव हो गया है.

जैविक प्रणालियों में

-माइक्रोकैलरिमीटर का उपयोग जैविक प्रणालियों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है जिसमें अणुओं के बीच बातचीत शामिल होती है, साथ ही साथ आणविक सुधार भी होते हैं; उदाहरण के लिए, एक अणु के सामने। पंक्ति में अंतर स्कैनिंग और इज़ोटेर्मल अनुमापन दोनों शामिल हैं.

-माइक्रोकैलरीमीटर का उपयोग छोटे अणुओं, बायोथेरेप्यूटिक्स और टीकों की दवाओं के विकास में किया जाता है.

ऑक्सीजन पंप कैलोरीमीटर और कैलोरी शक्ति

ऑक्सीजन पंप कैलीमीटर में कई पदार्थों का दहन होता है, और इसकी कैलोरी शक्ति निर्धारित की जा सकती है। इस कैलोरीमीटर के उपयोग के माध्यम से अध्ययन किए गए पदार्थ हैं: कोयला और कोक; खाद्य तेल, भारी और हल्का दोनों; गैसोलीन और सभी मोटर ईंधन.

साथ ही विमान रिएक्टरों के लिए ईंधन के प्रकार; ईंधन अपशिष्ट और अपशिष्ट निपटान; मानव पोषण के लिए खाद्य उत्पाद और पूरक; पशु चारा के लिए चारा फसलों और पूरक; निर्माण सामग्री; रॉकेट और प्रणोदक ईंधन.

इसी तरह, दहनशील पदार्थों के थर्मोडायनामिक अध्ययनों में कैलोरीमेट्री द्वारा कैलोरिक शक्ति निर्धारित की गई है; पारिस्थितिकी में ऊर्जा संतुलन के अध्ययन में; विस्फोटक और थर्मल पाउडर में और बुनियादी थर्मोडायनामिक विधियों के शिक्षण में.

संदर्भ

1. Whitten, डेविस, पेक और स्टेनली। रसायन विज्ञान। (8 वां संस्करण।) CENGAGE लर्निंग.
2. गोंजालेज जे।, कोर्टेस एल। एंड सेंचेज ए। (S.f.)। एडियाबेटिक कैलोरिमेट्री और इसके अनुप्रयोग। से बरामद: cenam.mx
3. विकिपीडिया। (2018)। कैलोरीमीटर। से लिया गया: en.wikipedia.org
4. हेलमेनस्टाइन, ऐनी मैरी, पीएच.डी. (22 जून, 2018)। रसायन विज्ञान में कैलोरीमीटर परिभाषा। से लिया गया: सोचाco.com
5. गिलेस्पी, क्लेयर। (11 अप्रैल, 2018)। कैलोरिमीटर कैसे काम करता है? Sciencing। से लिया गया: Sciencing.com