本文解释什么是热量计及其用途。此外，您还将了解现有的不同类型的热量计以及该测量仪器的工作原理。
什么是热量计？
热量计是一种实验室仪器，用于测量人体接收或损失的热量。此外，热量计是一种用于确定物质比热的仪器。
例如，热量计可用于测量化学反应期间释放的热量形式的能量。
最现代的热量计能够在很宽的温度范围内工作，有些可以达到3500 K。此外，目前的热量计非常精确，它们的精度可以低于1%，尽管这取决于特性和应用热量计的使用。
在量热学中，量热计的应用非常多。热量计可用于进行生物学研究、进行质量控制甚至检查生物学速率。
热量计的部件
考虑到热量计的定义，典型热量计的部件解释如下：
- 温度计：允许您测量热量计内部的温度。
- 搅拌器：量热计的一部分，连续搅拌以升高混合物的温度。
- 盖子：可以打开和关闭以引入要研究的混合物的盖子。
- 混合物：这是我们要进行热量分析的物质。
- 隔热层：量热器容器必须将混合物与外界隔热，以免环境温度对其产生影响。这就是为什么它们通常由两层隔热层（通常是聚苯乙烯）组成。
热量计的类型
不同类型的热量计如下：
- 绝热量热计：绝热量热计用于研究孤立的绝热反应，即与外界不能发生热交换。然而，总会损失一些热量，因此通常应用校正因子来补偿。
- 反应量热计——化学过程发生在量热计内部，该量热计是封闭且绝缘的。一般来说，它用于确定反应释放的热量；它还用于需要恒温的反应。
- 热通量热量计– 对于这种类型，加热/冷却夹套控制物理过程的温度。通过测量传热流体和过程流体之间的温差来确定反应热。它们的精确度不如其他类型的热量计。
- 热平衡热量计：这种类型的热量计还需要加热/冷却夹套来控制过程温度。通过监测传输流体获得或损失的热量来测量热量。
- 能量补偿热量计：在这种情况下，容器中添加的加热器用于保持恒温。加热能量可根据反应的需要进行调节。
- 恒流热量计——这种类型的热量计保持通过容器壁的恒定热量流。
- 炸弹热量计：这种类型的热量计用于计算燃烧热。通常采用电火花来点燃燃料。此外，他们的工作压力非常大。
- Calvet 型热量计：这些热量计使用 3D 流量传感器。它们非常适合大样本量，因为它们允许使用更大的反应容器尺寸。
- 恒压量热计：这种类型的量热计用于测量恒压下溶液的热量变化。
- 差示扫描量热仪– 通常有两个托盘，一个样品托盘和一个参考托盘。样品托盘包含样品，而参考托盘仍为空。每个容器以特定的速率单独加热，并且在整个实验过程中保持该速率。然而，计算机系统可确保每个平底锅以相同的速率加热，以便进行测量。样品托盘下方的加热器必须比空的参考托盘更加努力地工作，这意味着它会产生更多的热量。因此，热量计根据托盘中发出的热量的差异来进行测量。
- 等温滴定量热计——在这种类型中，反应热用于监测滴定实验。可以确定反应的中点、其焓及其结合亲和力。这种类型的热量计在制药行业对潜在候选药物进行分类非常有用。
热量计的工作原理
正如您在上一节中看到的，热量计有多种类型，因此每种类型的工作原理都不同。下面解释如何使用绝热量热计，因为它是实验室实验中使用最多的。
热量计的操作与摇动摇床有关。在使用摇床之前，将样品引入量热计是合乎逻辑的。并且一旦关闭盖子以隔离样品，搅拌器必须快速移动，因此样品的温度会升高。使用温度计，您可以看到样品的温度。
然后，摇匀样品后，进行相关测量。以便将结果与加热样品之前的测量数据进行比较。并且利用实验期间收集的所有数据，可以进行计算，例如绝热过程中产生的焓变。
热量计和温度计的区别
热量计和温度计之间的区别在于它们测量的热量。热量计用于测量获得或损失的热量，而温度计用于测量身体的温度。
量热计和温度计是热力学实验中常用的仪器。事实上，热量计集成了温度计来确定内部温度。