التاريخ المسعر ، أجزاء ، أنواع وخصائصها

ال المسعر هو جهاز يستخدم لقياس التغير في درجة حرارة كمية المادة (عادة الماء) من الحرارة المحددة المعروفة. يرجع هذا التغير في درجة الحرارة إلى الحرارة الممتصة أو المنبعثة في العملية قيد الدراسة ؛ مادة كيميائية إذا كانت عبارة عن تفاعل ، أو فيزيائية إذا كانت تتكون من مرحلة أو تغيير الحالة.

في المختبر ، أبسط مقياس للمسعر يمكن العثور عليه هو فنجان القهوة. يتم استخدامه لقياس الحرارة الممتصة أو المنبعثة في تفاعل عند ضغط ثابت ، في محلول مائي. يتم اختيار التفاعلات لتجنب تدخل الكواشف أو المنتجات الغازية.

في التفاعل الطارد للحرارة ، يمكن حساب كمية الحرارة المنبعثة من الزيادة في درجة حرارة المسعر والمحلول المائي:

مقدار الحرارة المنبعثة في التفاعل = كمية الحرارة التي يمتصها المسعر + كمية الحرارة التي يمتصها المحلول

تسمى كمية الحرارة التي يمتصها المسعر قدرة المسعرات الحرارية. يتم تحديد ذلك من خلال توفير كمية معروفة من الحرارة إلى المسعر مع كتلة معينة من الماء. ثم ، يتم قياس الزيادة في درجة الحرارة من المسعر والحل الذي يحتوي عليه.

باستخدام هذه البيانات ، واستخدام الحرارة المحددة للمياه (4.18 J / g.ºC) ، يمكن حساب قدرة السعرات الحرارية للمسعر. وتسمى هذه القدرة أيضا ثابت المسعر.

من ناحية أخرى ، فإن الحرارة التي اكتسبها المحلول المائي تساوي m · ce · .t. في الصيغة m = كتلة الماء ، م = حرارة محددة من الماء و Δt = تباين درجة الحرارة. معرفة كل هذا ، يمكن للمرء بعد ذلك حساب كمية الحرارة المنبعثة من رد الفعل الطارد للحرارة.

مؤشر

• 1 تاريخ المسعر
• 2 أجزاء
• 3 أنواع وخصائصها
  • 3.1 فنجان القهوة
  • 3.2 مضخة السعرات الحرارية
  • 3.3 مسعر ثابت الحرارة
  • 3،4 المسعر متساوي الجهد
  • 3.5 تدفق المسعر
  • 3.6 المسعر للمسح التفاضلي المسعر
• 4 تطبيقات
  • 4.1 في الكيمياء الفيزيائية
  • 4.2 في النظم البيولوجية
  • 4.3 مسعر مضخة الأكسجين والطاقة الحرارية
• 5 المراجع

تاريخ المسعر

في عام 1780 ، استخدم أ. ل. لافوازييه ، الكيميائي الفرنسي ، الذي يعتبر أحد آباء الكيمياء ، خنزير غينيا لقياس إنتاج الحرارة عن طريق تنفسه.

كيف؟ باستخدام جهاز مشابه للمسعر. إن الحرارة التي ينتجها خنزير غينيا تدل على ذوبان الثلج المحيط بالجهاز.

صمم الباحثان A. L Lavoisier (1743-1794) و P. S. Laplace (1749-1827) مسعرًا تم استخدامه لقياس حرارة الجسم المحددة بواسطة طريقة ذوبان الجليد.

يتكون المسعر من دورق أسطواني مطلي بالقصدير ، مطلي بالورنيش ، يحمله حامل ثلاثي القوائم وينهي داخليًا باستخدام قمع. في الداخل ، تم وضع كوب آخر ، على غرار الزجاج السابق ، مع أنبوب يمر عبر الغرفة الخارجية وتم تزويده بمفتاح. داخل الزجاج الثاني كان شبكة.

في هذه الشبكة تم وضع الكائن أو الكائن الذي كان يتم تحديد الحرارة المحددة له. تم وضع الثلج داخل الأوعية المركزة ، تمامًا كما في السلة.

تمتص الجليد الحرارة التي ينتجها الجسم ، مما تسبب في اندماجها. وتم جمع منتج الماء السائل من ذوبان الجليد ، وفتح مفتاح الزجاج الداخلي.

وأخيرًا ، عند وزن الماء ، كانت كتلة الجليد المنصهر معروفة.

أجزاء

المسعر الأكثر استخداما في مختبرات تدريس الكيمياء هو ما يسمى كوب المسعر. يتكون هذا المسعر من دورق ، أو بدلاً من ذلك ، حاوية تحتوي على مادة أنيمي تحتوي على خصائص عازلة معينة. داخل هذه الحاوية يتم وضع المحلول المائي مع الجسم الذي ينتج أو يمتص الحرارة.

في الجزء العلوي من الحاوية يتم وضع غطاء للمواد العازلة مع اثنين من الثقوب. في أحدهما ، يتم إدخال مقياس حرارة لقياس التغيرات في درجة الحرارة ، وفي جهة أخرى يتم تحريك المحرض ، ويفضل أن يكون ذلك من مادة زجاجية ، تؤدي وظيفة نقل محتوى المحلول المائي.

الصورة تظهر أجزاء من مضخة السعرات الحرارية. ومع ذلك ، يمكن ملاحظة أنه يحتوي على مقياس الحرارة والمحرض ، وهي عناصر مشتركة في العديد من المسعرات.

أنواع وخصائصها

فنجان القهوة

هو واحد يستخدم في تحديد الحرارة المنبعثة من تفاعل طارد للحرارة ، والحرارة الممتصة في تفاعل ماص للحرارة.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامه في تحديد الحرارة المحددة للجسم ؛ أي كمية الحرارة التي يحتاجها جرام من المادة لامتصاصها لرفع درجة حرارته بمقدار درجة مئوية واحدة.  .

مضخة السعرات الحرارية

إنه جهاز يتم فيه قياس كمية الحرارة التي يتم إطلاقها أو امتصاصها في تفاعل يحدث عند حجم ثابت.

يحدث التفاعل في وعاء فولاذي قوي (المضخة) ، مغمور بكمية كبيرة من الماء. هذا يجعل التغييرات في درجة حرارة الماء صغيرة. لذلك ، من المفترض أن يتم قياس التغييرات المرتبطة بالتفاعل عند درجة حرارة ثابتة وحجم ثابت.

ما ورد أعلاه يشير إلى أنه لا يتم تنفيذ أي إجراء عندما يتم إجراء تفاعل في مضخة المسعرات.

يبدأ التفاعل عن طريق توفير الكهرباء عبر الكابلات المتصلة بالمضخة.

المسعر الأديابي

يتميز بوجود هيكل عازل يسمى الدرع. يقع الدرع حول الخلية حيث تحدث تغيرات في الحرارة ودرجة الحرارة. كما أنه متصل بنظام إلكتروني يحافظ على درجة حرارته قريبة جدًا من درجة حرارة الخلية ، لتجنب انتقال الحرارة.

في مسعر ثابت الحرارة ، يتم تقليل الفرق في درجة الحرارة بين المسعر ومحيطه ؛ وكذلك التقليل من معامل نقل الحرارة ووقت تبادل الحرارة.

تتكون أجزائه مما يلي:

-الخلية (أو الحاوية) ، المدمجة في نظام العزل الذي تحاول به تجنب فقد الحرارة.

-ميزان الحرارة ، لقياس التغيرات في درجات الحرارة.

-سخان ، متصلاً بمصدر يمكن التحكم فيه من الجهد الكهربائي.

-والدرع ، التي سبق ذكرها.

في هذا النوع من المسعرات ، يمكن تحديد خواص مثل الانتروبيا ، درجة حرارة ديبي وكثافة الحالة الإلكترونية.

المسعر الأيزوبروبولي

إنه جهاز يتم فيه غمر خلية التفاعل والمضخة في بنية تسمى الغلاف. في هذه الحالة ، يتكون الغلاف المزعوم من ماء يتم الاحتفاظ به في درجة حرارة ثابتة.

ترتفع درجة حرارة الخلية والمضخة عند إطلاق الحرارة أثناء عملية الاحتراق ؛ ولكن يتم الحفاظ على درجة حرارة سترة المياه في درجة حرارة ثابتة.

يتحكم المعالج الدقيق في درجة حرارة الخلية والسترة ، مما يجعل التصحيحات اللازمة لحرارة التسرب الناتجة عن الاختلافات بين درجتي الحرارة.

يتم تطبيق هذه التصحيحات بشكل مستمر ، وبتصحيح نهائي ، بناءً على القياسات قبل وبعد الاختبار.

المسعر التدفق

تم تطويره بواسطة Caliendar ، لديه جهاز لنقل الغاز في حاوية بسرعة ثابتة. عند إضافة الحرارة ، يتم قياس الزيادة في درجة الحرارة في السائل.

يتميز المسعر بالتدفق بواسطة:

- قياس دقيق لمعدل التدفق الثابت.

- قياس دقيق لكمية الحرارة التي يتم إدخالها في السائل من خلال سخان.

- قياس دقيق للزيادة في درجة الحرارة في الغاز الناجم عن مدخلات الطاقة

- تصميم لقياس قدرة الغاز تحت الضغط.

المسعر للمسح التفاضلي المسعر

يتميز بوجود حاويتين: في إحدى العينات توضع العينة المراد دراستها ، بينما يتم الاحتفاظ بالآخر فارغًا أو استخدام مادة مرجعية.

يتم تسخين الوعاءين بسرعة ثابتة للطاقة ، عن طريق مدافئتين مستقلتين. عندما يبدأ تسخين الحاويتين ، سيقوم الكمبيوتر برسم الفرق بين تدفق الحرارة للسخانات ودرجة الحرارة ، وبالتالي يكون قادرًا على تحديد تدفق الحرارة.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تحديد اختلاف درجة الحرارة كدالة للوقت ؛ وأخيرا ، قدرة السعرات الحرارية.

تطبيقات

في الكيمياء الفيزيائية

-تسمح المسعرات الأساسية ، اكتب فنجان القهوة ، بقياس كمية الحرارة التي يطلقها الجسم أو يمتصها. يمكنهم تحديد ما إذا كان رد الفعل طارد للحرارة أو ماص للحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تحديد الحرارة المحددة للجسم.

-مع المسعر اللاأدبي ، كان من الممكن تحديد إنتروبيا العملية الكيميائية والكثافة الإلكترونية للحالة.

في النظم البيولوجية

-تستخدم المقاييس الدقيقة لدراسة النظم البيولوجية التي تشمل التفاعلات بين الجزيئات ، وكذلك التغيرات الجزيئية المطابقة التي تحدث ؛ على سبيل المثال ، في الكشف عن جزيء. يشمل الخط كلا من المسح التفاضلي و المعايرة متساوية الحرارة.

-يستخدم المجهر الدقيق في تطوير أدوية الجزيئات الصغيرة والعلاج الحيوي واللقاحات.

مضخة الأكسجين المسعر والطاقة الحرارية

يحدث احتراق العديد من المواد في مسعر مضخة الأكسجين ، ويمكن تحديد قوتها الحرارية. من بين المواد التي تمت دراستها من خلال استخدام هذا المسعر هي: الفحم وفحم الكوك. زيوت الطعام ، الثقيلة والخفيفة ؛ البنزين وجميع أنواع وقود السيارات.

وكذلك أنواع الوقود لمفاعلات الطائرات ؛ نفايات الوقود والتخلص من النفايات ؛ المنتجات الغذائية والمكملات الغذائية للتغذية البشرية ؛ محاصيل العلف ومكملات العلف الحيواني ؛ مواد البناء وقود الصواريخ ووقود الدفع.

وبالمثل ، تم تحديد قدرة السعرات الحرارية عن طريق قياس السعرات الحرارية في الدراسات الديناميكية الحرارية للمواد القابلة للاحتراق ؛ في دراسة توازن الطاقة في البيئة ؛ في المتفجرات والمساحيق الحرارية وفي تدريس الأساليب الديناميكية الحرارية الأساسية.

مراجع

1. بياض ، ديفيس ، بيك وستانلي. الكيمياء. (الطبعة الثامنة). CENGAGE التعلم.
2. González J.، Cortés L. & Sánchez A. (s.f.). المسعرات الأديابية وتطبيقاتها. تعافى من: cenam.mx
3. ويكيبيديا. (2018). المسعر. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
4. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (22 يونيو 2018). تعريف المسعر في الكيمياء. تم الاسترجاع من: thinkco.com
5. جيليسبي ، كلير. (11 أبريل 2018). كيف يعمل المسعر؟ Sciencing. تم الاسترجاع من: sciencing.com