Kalorimeter-Definition in der Chemie

EIN Kalorimeter ist ein Gerät zur Messung des Wärmeflusses einer chemischen Reaktion oder einer physikalischen Änderung. Der Prozess der Messung dieser Wärme wird aufgerufen Kalorimetrie. Ein Basiskalorimeter besteht aus einem Metallbehälter mit Wasser über einer Brennkammer, in dem mit einem Thermometer die Änderung der Wassertemperatur gemessen wird. Es gibt jedoch viele Arten komplexerer Kalorimeter.

Das Grundprinzip ist, dass die von der Brennkammer abgegebene Wärme die Temperatur des Wassers messbar erhöht. Die Temperaturänderung kann dann verwendet werden, um die Enthalpieänderung pro Mol der Substanz A zu berechnen, wenn die Substanzen A und B umgesetzt werden.

Die verwendete Gleichung lautet:

q = C_v(T_f - T_ich )

wo:

• q ist die Wärmemenge in Joule
• Cv ist die Wärmekapazität des Kalorimeters in Joule pro Kelvin (J / K)
• T_f und T_ich sind die End- und Anfangstemperaturen

Kalorimeter-Geschichte

Die ersten Eiskalorimeter wurden nach dem 1761 eingeführten Konzept der latenten Wärme von Joseph Black gebaut. Antoine Lavoisier prägte den Begriff Kalorimeter 1780, um das Gerät zu beschreiben, mit dem er die Wärme der Meerschweinchenatmung zum Schmelzen von Schnee maß. Im Jahr 1782 experimentierten Lavoisier und Pierre-Simon Laplace mit Eiskalorimetern, bei denen die zum Schmelzen des Eises benötigte Wärme zur Messung der Wärme aus chemischen Reaktionen verwendet werden konnte.

Arten von Kalorimetern

Die Kalorimeter sind über die ursprünglichen Eiskalorimeter hinaus gewachsen.

• Adiabatisches Kalorimeter: In einem adiabatischen Kalorimeter geht immer etwas Wärme an den Behälter verloren, aber ein Korrekturfaktor wird auf die Berechnung angewendet, um den Wärmeverlust auszugleichen. Diese Art von Kalorimeter wird verwendet, um außer Kontrolle geratene Reaktionen zu untersuchen.
• Reaktionskalorimeter: Bei diesem Kalorimetertyp findet die chemische Reaktion in einem isolierten geschlossenen Behälter statt. Der Wärmefluss gegen die Zeit wird gemessen, um die Reaktionswärme zu erhalten. Dies wird für Reaktionen verwendet, die bei einer konstanten Temperatur ablaufen sollen oder um die maximale Wärme zu finden, die durch eine Reaktion freigesetzt wird.
• Bombenkalorimeter: Ein Bombenkalorimeter ist ein Kalorimeter mit konstantem Volumen, das so konstruiert ist, dass es dem durch die Reaktion erzeugten Druck standhält, wenn es die Luft im Behälter erwärmt. Die Temperaturänderung des Wassers wird zur Berechnung der Verbrennungswärme herangezogen.
• Calvet-Kalorimeter: Dieser Kalorimetertyp basiert auf einem dreidimensionalen Flussmessersensor, der aus in Reihe geschalteten Ringen von Thermoelementen besteht. Dieser Typ von Kalorimeter ermöglicht eine größere Probengröße und Reaktionsgefäßgröße, ohne die Genauigkeit der Messung zu beeinträchtigen. Ein Beispiel für ein Kalorimeter vom Typ Calvet ist das Kalorimeter C80.
• Konstantdruck-Kalorimeter: Dieses Instrument misst die Enthalpieänderung einer Reaktion in Lösung unter konstanten atmosphärischen Druckbedingungen. Ein übliches Beispiel für diesen Gerätetyp ist das Kaffeetassenkalorimeter.