Calorimetría
Calorimetría - desarrollo del calor, métodos de medición, medición de la energía
La calorimetría es la ciencia que mide la cantidad de calor liberado o absorbido durante los procesos biológicos, químicos o físicos.
Esta técnica, fundada por Joseph Black en 1756, tiene muchas aplicaciones en la ciencia y la industria.
Linseis fabrica una amplia gama de calorímetros, incluidas soluciones especialmente potentes en calorimetría diferencial de barrido (DSC).
Nuestros aparatos cubren una amplia gama de aplicaciones y ofrecen la máxima precisión.
Ahora también ofrecemos un calorímetro de baterías especialmente desarrollado para analizar el desarrollo térmico de las baterías.
Variables medidas y aplicaciones:
- Determinación del calor de reacción: Medida del calor liberado o absorbido durante las reacciones químicas.
- Contenido energético de los nutrientes: Calorimetría directa para determinar el contenido calórico.
- Análisis de estabilidad térmica y seguridadAnalizar las propiedades térmicas de las pilas y los materiales.
- Temperaturas de transición vítrea (Tg): Determinación de la temperatura a la que los materiales pasan al estado vítreo.
- Transiciones de faseReconocer las transiciones sólido-líquido u otros cambios de fase.
- Medición de la tasa metabólica basal: Calorimetría indirecta para medir el metabolismo energético del cuerpo humano.
- Temperaturas y etapas de sinterización: Análisis de las condiciones óptimas de sinterización de los materiales.
- Optimización de los procesos de cocción: Investigación y optimización de los procesos térmicos en la industria.
Los calorímetros Linseis cumplen las normas internacionales y ofrecen soluciones para una amplia gama de aplicaciones científicas e industriales.
Serie de calorímetros de Linsei
IBC - Calorímetro isotérmico de batería
Tipos de calorímetros
- Calorímetros anisotérmicos: Están aislados térmicamente del entorno y son adecuados para reacciones rápidas.
- Calorímetros isotérmicos: En ellos, la temperatura permanece constante durante todo el proceso de medición.
El calor liberado o absorbido se iguala mediante un intercambio de calor con el entorno.
También se conocen como calorímetros de cambio de fase y son adecuados para reacciones lentas durante varias horas. - Calorímetros adiabáticos: Están diseñados de tal forma que no hay intercambio de calor con el entorno.
La temperatura del sistema cambia durante la reacción.
Son adecuados para las reacciones. - Calorímetros isoperibólicos: Estos calorímetros mantienen constante la temperatura de la camisa circundante, mientras que la temperatura del recipiente de reacción puede variar.
Ofrecen un buen equilibrio entre precisión y practicidad. - Calorímetro diferencial de barrido (DSC): El DSC mide la cantidad de calor que sale de una muestra mientras se calienta o enfría de forma controlada.
Se mide la diferencia de temperatura entre la muestra y una referencia.
Este método se utiliza a menudo en la ciencia de materiales y en la investigación de polímeros. - Calorímetro de bomba: Un calorímetro de bomba es un sistema cerrado en el que se quema una muestra en una atmósfera de oxígeno.
El calor resultante se transfiere a un baño de agua circundante y se mide el cambio de temperatura.
Estos calorímetros se utilizan para determinar el calor de combustión de combustibles sólidos y líquidos. - Calorímetro de inserción: Con los calorímetros de inserción, se introduce una muestra en un calorímetro precalentado y se mide el cambio de temperatura resultante.
Este método se utiliza a menudo en investigación básica. - Calorímetros de combustión: Están especialmente diseñados para medir el calor de combustión de muestras en condiciones controladas.
Suelen funcionar con exceso de oxígeno.
Aplicación: Determinación del poder calorífico de combustibles y alimentos.
Muy utilizados en la industria energética y en la ciencia de la nutrición.
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Michael
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Aplicación de la calorimetría en la industria
La calorimetría se utiliza en la industria para medir el caudal de aire. Los sensores calorimétricos de caudal de aire miden la cantidad de calor de un elemento calentado en relación con el caudal de aire y se utilizan en la tecnología de calefacción, ventilación y aire acondicionado, así como en la industria del automóvil.
El cambio de temperatura en un calorímetro se mide para calcular la cantidad de calor liberado o necesario:
Ventajas de la calorimetría directa
- Mayor precisión: la medición directa proporciona resultados más precisos.
- Producción directa de calor: registra el calor realmente liberado.
- Independiente de los procesos metabólicos: Apto para diversas reacciones.
- Capta todas las formas de energía: Mide la energía total liberada.
- Aplicable a reacciones complejas: Resultados más fiables.
- Sin influencia de la respiración/metabolismo: mediciones más objetivas.
Realizar una medición calorimétrica
- reacción en un calorímetro aislado.
- Cambio de temperatura
- Cantidad de calor
- Conversión exacta de la cantidad de calor en entalpía:
- Divide la entalpía molar de reacción por la cantidad de reactantes.
Precisión y diferencias en la calorimetría
Es importante tener en cuenta que la precisión de la medición depende del aislamiento del calorímetro y de la velocidad de la reacción.
Las reacciones rápidas y completas suelen proporcionar resultados más precisos.
La calorimetría adiabática y la isotérmica difieren en los siguientes aspectos principales:
- Perfil de temperatura:
- En la calorimetría adiabática, la temperatura cambia durante la medición.
No hay intercambio de calor con el entorno. - En la calorimetría isotérmica, la temperatura permanece constante.
El calor liberado o absorbido se iguala mediante un intercambio de calor con el entorno.
- En la calorimetría adiabática, la temperatura cambia durante la medición.
- Intercambio de calor:
- Los calorímetros adiabáticos están bien aislados para evitar el intercambio de calor con el entorno.
- Los calorímetros isotérmicos permiten un intercambio de calor controlado para mantener constante la temperatura.
- Variable medida:
- En las mediciones adiabáticas, se registra el cambio de temperatura.
- En las mediciones isotérmicas, se mide la cantidad de calor intercambiado, por ejemplo, mediante transformaciones de fase.
- Ámbito de aplicación:
- La calorimetría adiabática es adecuada para reacciones rápidas (20-60 minutos).
- La calorimetría isotérmica se utiliza para reacciones lentas de varias horas.
- Precisión:
- Los calorímetros isotérmicos, especialmente los de cambio de fase, pueden alcanzar precisiones muy elevadas.
- Realización:
- Las mediciones adiabáticas requieren una ejecución rápida para minimizar las pérdidas de calor.
- Las mediciones isotérmicas pueden realizarse más lentamente, ya que la temperatura se mantiene constante.
La calorimetría es una herramienta versátil que se utiliza en diversos campos, desde la ciencia de la nutrición hasta el control de procesos. Permite realizar mediciones precisas de las conversiones energéticas y, por tanto, contribuye a una mejor comprensión y a un control más eficaz de los procesos térmicos.
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