انواع کالریمتر

کالریمترهای اسکن تفاضلی، ایزوترمال، سنجش حجمی (تیتراسیون)، افزایش دهنده آهنگ واکنش و کالریمترهای ساده ای که دارای دماسنجی که به یک ظرف فلزی پر آب متصل بوده و زیر آن محفظه احتراق قرار دارد، انواع مختلف کالریمترها هستند. از لحاظ اندازه گیری نیز کالریمترها را به دو نوع هم دما یا ایزوترم و غیر هم دما تقسیم می کنیم.

یکی از انواع کالری مترهای هم دما کالریمتر یخی است، این دستگاه در درجه حرارت مشخصی، تغییرات فازی ایجاد شده در اثر جذب انرژی را اندازه می گیرد. کالریمترهای غیر هم دما به دو صورت بی دررو (آدیاباتیک) و با درجه حرارت محیط ثابت استفاده می شوند، این دستگاه به وسیله تغییرات درجه حرارت، میزان انرژی جذب شده را اندازه گیری می کند.

کالریمترهای هم دما

مخلوط آب و یخی که به وسیله پوششی از محیط اطراف جدا شده است، می تواند تا حدود C4-10 درجه میزان حرارت ثابتی را ایجاد کند. از زمان های قدیم کالریمترهای هم دما به منظور اندازه گرفتن فرایند های حرارتی که طولانی مدت بودند، استفاده می شد.در این دستگاه ها مخلوط آب و یخ که هیچ داد و ستد حرارتی با پوشش حرارتی ندارد، ماده ای است که انرژی را جذب می کند و با این کار مقداری از یخ را به آب تبدیل کرده و موجب تغییرحجم یخ موجود در دستگاه می شود.

در صورتی که ماده جاذب انرژی یعنی مخلوط آب و یخ در تعادل ترمودینامیکی با یکدیگر باشند، تغییر حالت یخ و تبدیل آن به آب، با انرژی که در میان مولکول های مخلوط آب و یخ توزیع شده است، متناسب خواهد بود. در اندازه گیری های میکروکالریمتری نمی توان از این دستگاه ها استفاده کرد.درون ظرف یا پوششی که دمای ثابتی دارد، ماده جذب کننده انرژی را قرار می دهیم، این نوع کالریمترها در اندازه گیری های حرارتی کوتاه مدت و با تندی ثابت کاربرد بیشتری دارند و ما می توانیم از طریق قوانین شار انرژی مقدار انرژی که بین پوشش و ماده جاذب مبادله می شود را حساب کنیم. ماده جاذب در این نوع دستگاه ها معمولا مخلوط آب و یخ است.

کالریمترهای بی دررو

در صورتی که دما و درجه حرارت جسم و محیط اطرافش یکسان بوده و با محیط اطراف هیچگونه داد و ستد انرژی نداشته باشد، می گوییم جسم دارای تعادل بی دررو است. به طور کلی اگر در یک دستگاه کالریمتری میزان تغییر دما در اثر اتلاف حرارت در مقابل درجه حرارتی که می توانیم اندازه گیری کنیم ناچیز باشد، می گوییم سیستم بی دررو است. در این سیستم ماده جاذب یا عنصر حرارتی که دوز جذب را در آن اندازه گیری می کنیم، با پوشش خاصی احاطه می شود.

در انواع کالریمتر ها با نحوه کار متفاوت، در قسمت های مختلفشان ابزارهایی از جمله حفاظ های وسیله های حساس به حرارت (ترمیستر یا ترموکوپل)، عنصر حرارتی، گرم کن الکتریکی و عناصر حرارتی نصب می شود. بنابراین ماده جاذب و پوشش اطرافش درجه حرارت یکسانی خواهند داشت. این سیستم و مکانیسم ها از هدر رفت انرژی حرارتی جلوگیری می کنند ولی نمی توانند مقدار کم هدر رفت را محاسبه کنند.

کالریمترهای شبه بی دررو

در این دستگاه ها میزان داد و ستد انرژی بین ماده جاذب و پوشش آن بسیار ناچیز است و همین هدر رفت ناچیز را می توانیم از طریق منحنی درجه حرارت - دما محاسبه کنیم. ماده جاذب یا همان عنصر حرارتی در کالریمتر با پوششی احاطه شده است که این پوشش حفاظی در اطرافش دارد که به کمک همان حفاظ و سیستم کنترل بیرونی درجه حرارت پوشش قابل تغییر خواهد بود، به این صورت که در ابتلا درجه حرارت حفاظ را ثابت نگه می داریم تا پوشش و عنصر حرارتی با آن هم دما شوند، در صورتی که زمان لازم برای انجام این فرایند سپری شود، مقدار مبادله انرژی با پوشش به مقدار قابل توجهی کاهش خواهد یافت در نتیجه میزان تغییرات درجه حرارت هم کاهش می یابد.