Калориметр — это измерительный прибор, название которого происходит от латинских слов «calor» (тепло, топливо) и «metreo» (измеряю). Его основное назначение — точное определение ключевых тепловых характеристик веществ и процессов. С помощью калориметра можно измерить удельную теплоёмкость материалов, теплоту сгорания топлива, теплоту растворения веществ, а также энергию, излучаемую различными источниками, например, лазерами. Принцип действия прибора основан на регистрации количества тепловой энергии, которая передаётся от одного объекта (или в результате процесса) к другому в контролируемых условиях.
Классификация калориметров по назначению
В зависимости от того, какую информацию необходимо получить, калориметры делятся на два основных типа:
1) Калориметры-осциллографы — эти приборы предназначены для детального изучения процесса во времени. Они позволяют измерять количество теплоты, выделяющееся на разных, отдельных стадиях протекающей реакции или физического процесса, предоставляя динамическую тепловую картину.
2) Калориметры-интеграторы — в отличие от осциллографов, эти устройства измеряют суммарное, общее количество теплоты, которое выделилось или поглотилось в течение всего процесса от начала до конца, не детализируя его по стадиям.
Конструктивные особенности и методы измерения
По конструкции и методу измерения теплоты калориметры также подразделяются на виды. В наиболее распространённых жидкостных калориметрах количество подведённой теплоты рассчитывается по изменению температуры так называемой калориметрической системы. Эта система обычно представляет собой сосуд с жидкостью (чаще всего водой), камеру для образца и другие части прибора, теплоёмкость которых точно известна.
Другой принцип используется в изотермических калориметрах. В них измеряется не изменение температуры, а масса вещества, изменившего своё агрегатное состояние под воздействием тепла. Классический пример — калориметр с тающим льдом, где количество теплоты определяется по массе образовавшейся изо льда воды.
Области применения калориметрии
Помимо прямых измерений тепловых величин, калориметры являются незаменимым инструментом в научных исследованиях. С их помощью изучают кинетику (скорость протекания) химических реакций и физических процессов, исследуют структуру и свойства растворов, фазовые переходы в материалах. Благодаря своей универсальности и точности, калориметры нашли широчайшее применение во многих отраслях промышленности и народного хозяйства России — от энергетики и металлургии до пищевой, химической и фармацевтической промышленности.