Calorimétrie
Calorimétrie - Développement de la chaleur, méthodes de mesure, mesure de l'énergie
La calorimétrie est l’étude de la mesure des quantités de chaleur libérées ou absorbées par des processus biologiques, chimiques ou physiques.
Cette technique, fondée par Joseph Black en 1756, trouve de nombreuses applications dans la science et l’industrie.
Linseis fabrique une large gamme de calorimètres, dont des solutions particulièrement performantes en calorimétrie différentielle dynamique (DSC).
Nos instruments couvrent un large éventail d’applications et offrent une précision maximale.
Nous proposons désormais un Calorimètre à batterie spécialement conçu pour étudier le développement thermique des batteries.
Mesures et applications :
- Détermination de la chaleur de réaction: mesure de la chaleur libérée ou absorbée lors de réactions chimiques.
- Contenu énergétique des nutriments: Calorimétrie directe pour déterminer la teneur en calories.
- Stabilité thermique et analyses de sécuritéÉtude des propriétés thermiques des batteries et des matériaux.
- Températures de transition vitreuse (Tg): Déterminer la température à laquelle les matériaux passent à l’état vitreux.
- Transitions de phase: Détection des transitions solide-liquide ou d’autres changements de phase.
- Mesure du métabolisme de base: Calorimétrie indirecte pour mesurer la dépense énergétique du corps humain.
- Températures et étapes de frittage: Analyse des conditions optimales de frittage des matériaux.
- Optimisation des processus de combustion: Etude et optimisation des procédés thermiques dans l’industrie.
Les calorimètres Linseis sont conformes aux normes internationales et offrent des solutions pour diverses applications scientifiques et industrielles.
Série de calorimètres Linseis
Types de calorimètres
- Les calorimètres anisothermes: Ils sont isolés thermiquement de l’environnement et conviennent aux réactions rapides.
- Calorimètres isothermes: Ici, la température reste constante tout au long du processus de mesure.
La chaleur libérée ou absorbée est compensée par un échange de chaleur avec l’environnement.
Ils sont également appelés calorimètres à changement de phase et conviennent aux réactions lentes sur plusieurs heures. - Les calorimètres adiabatiques: Ils sont conçus de manière à ce qu’il n’y ait pas d’échange de chaleur avec l’environnement.
La température du système varie au cours de la réaction.
Ils conviennent aux réactions - Calorimètres isopériboliques: Ces calorimètres maintiennent constante la température de l’enveloppe environnante, alors que la température du tube à essai peut varier.
Ils offrent un bon équilibre entre la précision et l’aspect pratique. - Calorimètre différentiel dynamique (DSC): le DSC mesure les quantités de chaleur qui s’écoulent d’un échantillon pendant qu’il est chauffé ou refroidi de manière contrôlée.
La différence de température entre l’échantillon et une référence est mesurée.
Cette méthode est souvent utilisée dans la science des matériaux et la recherche sur les polymères. - Calorimètre à bombes: Un calorimètre à bombe est un système fermé dans lequel un échantillon est brûlé sous une atmosphère d’oxygène.
La chaleur produite est transférée à un bain d’eau environnant et le changement de température est mesuré.
Ces calorimètres sont utilisés pour déterminer la chaleur de combustion des combustibles solides et liquides. - Calorimètre à insertion: Dans les calorimètres à insertion, un échantillon est introduit dans un calorimètre préchauffé et le changement de température qui en résulte est mesuré.
Cette méthode est souvent utilisée dans la recherche fondamentale. - Les calorimètres de combustion: Ils sont spécialement conçus pour mesurer la chaleur de combustion des échantillons dans des conditions contrôlées.
Ils fonctionnent souvent avec un excès d’oxygène.
Application : Détermination de la valeur calorifique des combustibles et des aliments.
Largement utilisé dans le secteur de l’énergie et de la nutrition.
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Michael
Tél. : +49 (0) 9287/880 0
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Application de la calorimétrie dans l'industrie
La calorimétrie est utilisée dans l’industrie pour mesurer le flux d’air. Les capteurs de flux d’air calorimétriques mesurent la quantité de chaleur dans un élément chauffé par rapport au flux d’air et sont utilisés dans les secteurs du chauffage, de la ventilation et de la climatisation ainsi que dans l’industrie automobile.
Le changement de température dans un calorimètre est mesuré afin de calculer la quantité de chaleur libérée ou nécessaire :
Avantages de la calorimétrie directe
- Meilleure précision : la mesure directe fournit des résultats plus précis.
- Production directe de chaleur : enregistre la chaleur réellement libérée.
- Indépendant des processus métaboliques : Convient à différentes réactions.
- Capture toutes les formes d’énergie : Mesure l’énergie totale libérée.
- Applicable aux réactions complexes : Résultats plus fiables.
- Pas d’influence de la respiration/du métabolisme : mesures plus objectives.
Réalisation d’une mesure calorimétrique
- Réaliser la réaction dans un calorimètre isolé.
- Changement de température
- Quantité de chaleur
- Conversion exacte de la quantité de chaleur en enthalpie :
- Diviser l’enthalpie molaire de réaction par la quantité de réactifs.
Précision et différences en calorimétrie
Il est important de noter que la précision de la mesure dépend de l’isolation du calorimètre et de la vitesse de la réaction.
Les réactions rapides et complètes donnent généralement des résultats plus précis.
La calorimétrie adiabatique et la calorimétrie isotherme se distinguent par les principaux aspects suivants :
- Évolution de la température:
- Avec la calorimétrie adiabatique, la température change pendant la mesure.
Il n’y a pas d’échange de chaleur avec l’environnement. - Dans la calorimétrie isotherme, la température reste constante.
La chaleur libérée ou absorbée est compensée par un échange de chaleur avec l’environnement.
- Avec la calorimétrie adiabatique, la température change pendant la mesure.
- échange de chaleur:
- Les calorimètres adiabatiques sont bien isolés afin d’éviter tout échange de chaleur avec l’environnement.
- Les calorimètres isothermes permettent un échange de chaleur contrôlé afin de maintenir une température constante.
- Mesure:
- Pour les mesures adiabatiques, le changement de température est enregistré.
- Les mesures isothermes consistent à mesurer la quantité de chaleur échangée, par exemple par des changements de phase.
- Champ d’application:
- La calorimétrie adiabatique est adaptée aux réactions rapides (20 à 60 minutes).
- La calorimétrie isotherme est utilisée pour les réactions lentes sur plusieurs heures.
- Précision:
- Les calorimètres isothermes, en particulier les calorimètres à changement de phase, peuvent atteindre des niveaux de précision très élevés.
- Mise en œuvre:
- Les mesures adiabatiques nécessitent une exécution rapide afin de minimiser les pertes de chaleur.
- Les mesures isothermes peuvent être effectuées plus lentement, car la température est maintenue constante.
La calorimétrie est un outil polyvalent utilisé dans différents domaines, de la science de la nutrition au contrôle des processus.
Elle permet d’obtenir des mesures précises des conversions d’énergie et contribue ainsi à une meilleure compréhension et à un contrôle plus efficace des processus thermiques.
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