Calorímetro

El calorímetro és un instrument que servix per a medir les cantitats de calor suministrades o rebudes pels cossos. És dir, servix per a determinar el calor específica d'un cos aixina com per a medir les cantitats de calor que lliberen o absorbixen els cossos. El tipo de calorímetro d'us més estés consistix en un envàs tancat i perfectament aïllat en aigua, un dispositiu per a agitar i un termómetro. Es coloca una font de calor en el calorímetro, s'agita l'aigua fins a conseguir l'equilibri, i l'aument de temperatura es comprova en el termómetro. Si es coneix la capacitat calorífica del calorímetro (que també pot medir-se utilisant una font corrent de calor), la cantitat d'energia lliberada pot calcular-se fàcilment. Quan la font de calor és un objecte calent de temperatura coneguda, la calor específica i el calor latent poden anar medint-se segons es va gelant l'objecte. La calor latent, que no està relacionat en un canvi de temperatura, és l'energia tèrmica despresa o absorbida per una substància en canviar d'un estat a un atre, com en el cas de líquit a sòlit o viceversa. Quan la font de calor és una reacció química, com succeïx en cremar un combustible, les substàncies reactives es coloquen en un envàs d'acer pesat cridat bomba. Esta bomba s'introduïx en el calorímetro i la reacció es provoca per ignició, en ajuda d'una purna elèctrica.

Els calorímetros solen incloure el seu equivalent, per a facilitar càlculs. L'equivalent en aigua del calorímetro és la massa d'aigua que es comportaria igual que el calorímetro i que perdria igual calor en les mateixes circumstàncies. D'esta forma, solament cal sumar a l'aigua la cantitat d'equivalents.

El nom del calorímetro es deu a Antoine Lavoisier. En 1780, va utilisar un conejillo d'índies en els seus experiments en este dispositiu per a medir la producció de calor. La calor de la respiració del conejillo d'índies fonia la neu que rodejava el calorímetro, mostrant que l'intercanvi de gas respiratori és una combustió, similar a una vela encesa.

Calorímetro de càrrega seca

En comparació als instruments posteriors la precisió era molt modesta en una incertitut de 2 % per a la versió coaxial i 1 a 2,5 % per a les versions de guia d'ones. No obstant, estos dissenys varen establir la direcció general per als següents instruments.

Nova precisió en càrregues i conectors desenrollats en els anys 60 varen dur a una nova generació de calorímetros coaxials en millor rendiment i incertitut baix de 0,5 % per a freqüències majors dels 8 GHz.

Els calorímetros operen a nivells de potència entre 100 mW i 10 W respectivament.

La càrrega d'un calorímetro és un element crític. És desijable que esta puga ser acoplada eléctricamente i que tinga un molt chicotet error d'equivalència, que és igual a la rf dissipada i a la potència dc que poden produir la mateixa llectura de temperatura.

Components essencials:

• la càrrega a on la potència és dissipada.
• llínea de transmissió aïllada isotérmicamente la qual conecta l'entrada a la càrrega.
• un sensor de temperatura.

Funcionament bàsic

Molts calorímetros utilisen el principi de càrrega dual, en el qual una absorbix mentres que la segona actua com a temperatura de referència: mentres més aumenta la calor, lo mateixa passa en la temperatura.

El sensor de temperatura registra la diferència entre les temperatures de les dos càrregues.

En teoria, els efectes de les fluctuacions de la temperatura externa es cancelen per la simetria. No obstant, si les afores no tenen una temperatura uniforme, el gradient de temperatura pot causar error.

L'element d'absorció de la càrrega és usualment un thin film resistor, encara que dielèctrics de baixes pèrdues són usats per a les versions de guies d'ones. El sensor de temperatura és montat en el costat de fòra de la càrrega en una posició a on no és influenciat directament pels camps electromagnètics. Sent esta una de les característiques distintives d'un calorímetro i és essencial per a la seua alta precisió.

Efecte Peltier

Consistix que la circulació de corrent en un sentit produïx un calfament i en circular en l'atre sentit produïx un refredat.

Microcalorímetro

És el tipo de calorímetro més usat. Estrictament parlant, no és un medidor de potència pero és un instrument per a determinar l'eficiència efectiva d'un montage bolométrico.

Va ser originalment inventat per a la calibració de metal wire bolometers, pero termistores i películes bolométricas també poden ser calibrades per este método.

Funcionament

Abans de escomençar la medició, el montage bolométrico és insertat dins del calorímetro, a on actua com la càrrega, quan la medició és completada el bolómetro és remogut i llavors pot ser usat com una referència calibrada.

Procediment de calibració

El pont suplix una dc per a mantindre la resistència de l'element bolómetro a un valor especificat r. Abans de escomençar la medició rf la sensitividad g1 de la termopila és determinada (v/w) notant la pujada en voltage d'eixida de la termopila quan la dc és aplicada.

Quan la potència rf és aplicada, la potència dissipada en l'element és mantinguda constant pel pont, pero la potència és dissipada adicionalment en les parets i en qualsevol atre lloc del montage.

Vore també

• Termómetro
• Energia tèrmica
• Calorimetria
• Repartidor de costs