이 기사에서는 열량계의 정의와 용도에 대해 설명합니다. 또한, 존재하는 다양한 유형의 열량계와 이 측정 장비의 작동 방식을 알아보게 됩니다.
열량계란 무엇입니까?
열량계 는 신체가 받아들이거나 잃는 열의 양을 측정하는 데 사용되는 실험실 장비입니다. 또한 열량계는 물질의 비열을 결정하는 데 사용되는 도구입니다.
예를 들어, 열량계를 사용하여 화학 반응 중에 방출되는 열의 형태로 에너지를 측정할 수 있습니다.
가장 현대적인 열량계는 광범위한 온도에서 작동할 수 있으며 일부는 3500K에 도달할 수 있습니다. 또한 현재 열량계는 매우 정확하며 1% 미만의 정확도를 가질 수 있지만 이는 특성과 온도에 따라 다릅니다. 열량계 사용.
열량측정에서 열량계의 용도는 다양합니다. 열량계는 생물학적 연구를 수행하고 품질 관리를 수행하거나 생물학적 속도를 검사하는 데 사용할 수 있습니다.
열량계의 부품
열량계의 정의를 고려하면 일반적인 열량계의 부품이 아래에 설명되어 있습니다.
- 온도계 : 열량계 내부의 온도를 측정할 수 있습니다.
- 교반기 : 혼합물의 온도를 높이기 위해 지속적으로 교반하는 열량계의 일부입니다.
- 뚜껑 : 연구할 혼합물을 넣기 위해 열고 닫을 수 있는 뚜껑입니다.
- 혼합물 : 이것은 우리가 발열량 분석을 수행하려는 물질입니다.
- 절연층 : 열량계 용기는 주변 온도가 혼합물에 영향을 미치지 않도록 혼합물을 외부로부터 단열해야 합니다. 이것이 일반적으로 폴리스티렌이라는 두 개의 단열재 층으로 구성되는 이유입니다.
열량계의 종류
열량계의 종류는 다음과 같습니다.
- 단열 열량계 : 단열 열량계는 고립된 단열 반응, 즉 외부와의 열 교환이 일어날 수 없음을 연구하는 데 사용됩니다. 그러나 일정량의 열은 항상 손실되므로 일반적으로 보상을 위해 보정 계수가 적용됩니다.
- 반응 열량계 – 화학적 공정은 폐쇄되고 절연된 열량계 내부에서 발생합니다. 일반적으로 반응에 의해 방출되는 열을 결정하는 데 사용됩니다. 일정한 온도가 필요한 반응에도 사용됩니다.
- 열유속 열량계 – 이 유형을 사용하면 가열/냉각 재킷이 물리적 공정의 온도를 제어합니다. 반응열은 열 전달 유체와 공정 유체 사이의 온도 차이를 측정하여 결정됩니다. 다른 유형의 열량계보다 정확도가 떨어집니다.
- 열 균형 열량계 : 이 유형의 열량계에는 공정 온도를 제어하기 위한 가열/냉각 재킷도 필요합니다. 열은 전달 유체가 얻거나 잃는 열을 모니터링하여 측정됩니다.
- 에너지보상열량계 : 이 경우 용기에 히터를 추가하여 일정한 온도를 유지하는데 사용됩니다. 가열 에너지는 반응의 필요에 따라 조정될 수 있습니다.
- 정유량 열량계 – 이 유형의 열량계는 용기 벽을 통해 일정한 열 흐름을 유지합니다.
- 폭탄 열량계(Bomb Calorimeter) : 이 유형의 열량계는 연소열을 계산하는 데 사용됩니다. 연료를 점화시키기 위해 전기 스파크를 가하는 것이 일반적입니다. 게다가 매우 높은 압력에서도 작동합니다.
- Calvet형 열량계 : 이 열량계는 3D 유량 센서를 사용합니다. 더 큰 반응 용기 크기를 사용할 수 있으므로 큰 샘플 크기에 매우 적합합니다.
- 정압 열량계 : 이 유형의 열량계는 일정한 압력 하에서 용액의 열 변화를 측정하는 데 사용됩니다.
- 시차 주사 열량계 – 일반적으로 샘플 트레이와 기준 트레이라는 두 개의 트레이가 있습니다. 샘플 트레이에는 샘플이 들어 있지만 기준 트레이는 비어 있습니다. 각 용기는 특정 속도로 개별적으로 가열되며 이 속도는 실험 전반에 걸쳐 유지됩니다. 그러나 컴퓨터 시스템은 각 팬이 동일한 속도로 가열되도록 하여 측정이 가능하도록 합니다. 샘플 트레이 아래의 히터는 빈 기준 트레이보다 더 열심히 작동해야 하므로 더 많은 열이 발생합니다. 따라서 열량계는 트레이에서 방출되는 열량의 차이에 따라 측정을 수행합니다.
- 등온 적정 열량계 – 이 유형에서는 반응열을 사용하여 적정 실험을 모니터링합니다. 반응의 중간점, 엔탈피 및 결합 친화도를 결정하는 것이 가능합니다. 이러한 유형의 열량계는 제약 산업에서 잠재적인 약물 후보를 분류하는 데 매우 유용합니다.
열량계 작동 원리
이전 섹션에서 본 것처럼 열량계에는 다양한 유형이 있으므로 각각 다르게 작동합니다. 다음은 실험실 실험에서 가장 많이 사용되는 단열 열량계의 사용 방법에 대해 설명합니다.
열량계의 작동은 셰이커를 흔들 때 연결됩니다. 셰이커를 사용하기 전에 샘플을 열량계에 넣는 것이 논리적입니다. 그리고 시료를 분리하기 위해 뚜껑을 닫은 후에는 교반기를 빠르게 움직여야 하므로 시료의 온도가 상승하게 됩니다. 온도계를 사용하면 샘플의 온도를 확인할 수 있습니다.
그런 다음 샘플을 흔든 후 관련 측정을 수행합니다. 결과를 샘플을 가열하기 전에 측정된 데이터와 비교할 수 있습니다. 그리고 실험 중에 수집된 모든 데이터를 사용하여 단열 과정에서 발생하는 엔탈피 변화와 같은 계산이 이루어질 수 있습니다.
열량계와 온도계의 차이점
열량계와 온도계의 차이점은 측정하는 열량입니다. 열량계는 얻거나 잃은 열량을 측정하는 데 사용되는 반면, 온도계는 신체 온도를 측정하는 데 사용됩니다.
열량계와 온도계는 열역학 실험에 사용되는 일반적인 도구입니다. 실제로 열량계에는 온도계가 통합되어 내부 온도를 결정합니다.