Кіріспе
Жүйедегі жылу алмасуын анықтау оның басқа қасиеттерін өлшеу арқылы жүзеге асырылады. Химия және термодинамикада калориметрия – дене күйінің өзгеруіне байланысты жылу алмасуын анықтау мақсатымен, мысалы, химиялық реакциялар, физикалық өзгерістер немесе белгілі шектеулерде фазалық ауысулар сияқты себептерге байланысты дене күйінің өзгеруін өлшеу ғылымы немесе әрекеті. Калориметрия калориметрмен жүргізіледі. Шотландиялық дәрігер және ғалым Джозеф Блэк, жылу мен температура арасындағы айырмашылықты алғаш рет таныған адам, калориметрия ғылымының негізін қалаушы деп есептеледі. Жанама калориметрия тірі организмдердің өндіретін жылуын көмірқышқыл газы мен азот қалдықтарын (әсіресе су организмдерінде аммиак немесе құрлықтағы организмдерде мочевина) өндіруін немесе оттегі тұтынуын өлшеу арқылы есептейді. Лавуазье 1780 жылы оттегі тұтыну арқылы жылу өндірісін бірнеше регрессияны қолдана отырып болжауға болатынын атап көрсетті. Динамикалық энергия бюджеті теориясы осы процедураның дұрыс екенін түсіндіреді. Тірі организмдер өндіретін жылуды тікелей калориметрия арқылы өлшеуге болады, онда өлшеу үшін организмнің барлығы калориметрдің ішіне орналастырылады. Көбінесе қолданылатын заманауи құрал – дифференциалдық сканерлеу калориметрі, бұл құрылғы аз мөлшердегі материалдан жылулық деректер алуға мүмкіндік береді. Ол үлгіні бақыланатын жылдамдықпен қыздыруды және үлгіге немесе одан жылу ағынын тіркеуді қамтиды.
In chemistry and thermodynamics, calorimetry is the science or act of measuring changes in state variables of a body for the purpose of deriving the heat transfer associated with changes of its state due, for example, to chemical reactions, physical changes, or phase transitions under specified constraints. Calorimetry is performed with a calorimeter. Scottish physician and scientist Joseph Black, who was the first to recognize the distinction between heat and temperature, is said to be the founder of the science of calorimetry. Indirect calorimetry calculates heat that living organisms produce by measuring either their production of carbon dioxide and nitrogen waste (frequently ammonia in aquatic organisms, or urea in terrestrial ones), or from their consumption of oxygen. Lavoisier noted in 1780 that heat production can be predicted from oxygen consumption this way, using multiple regression. The dynamic energy budget theory explains why this procedure is correct. Heat generated by living organisms may also be measured by direct calorimetry, in which the entire organism is placed inside the calorimeter for the measurement. A widely used modern instrument is the differential scanning calorimeter, a device which allows thermal data to be obtained on small amounts of material. It involves heating the sample at a controlled rate and recording the heat flow either into or from the specimen.
Фазалық өзгерістер арқылы калориметрия, күй теңдеуі бір секіруді көрсетеді
Алғашқы калориметр Лаплас пен Лавуазье қолданған, жоғарыдағы суретте көрсетілгендей. Ол тұрақты температурада және атмосфералық қысымда жұмыс істеді. Осы калориметрдегі жасырын жылу көлемге немесе қысымға қатысты емес, фазалық өзгерісіз калориметриядағыдай болды. Осы калориметрдегі жасырын жылу фазалық өзгеріске қатысты еді, ол табиғи түрде тұрақты температурада жүзеге асты. Бұл калориметр мұздың балқуынан түзілген судың массасын өлшеу арқылы жұмыс істеді, мұздың балқуы – фазалық өзгеріс болып табылады.
Жоғарыда аталған калориметриялық ережелердің физикалық қолданылу аясы
Жоғарыдағы ережелер тек қолайлы калориметриялық материалдарға ғана қатысты. "Жылдам" және "өте кішкентай" деген сөздер жоғарыдағы ережелердің қолданылу аймағын эмпирикалық түрде физикалық тексеруді қажет етеді. Жылуды есептеудің жоғарыдағы ережелері таза калориметрияға жатады. Олар термодинамикаға сілтеме жасамайды және көбінесе термодинамика пайда болғанға дейін түсінілген. Олар термодинамиканың "термо" бөлігінің негізін құрайды. "Динамика" бөлігі жұмыс идеясына негізделген, ол жоғарыдағы есептеу ережелерінде қолданылмайды.
Эксперименттік түрде ыңғайлы өлшенген коэффициенттер
Эмпирикалық түрде, калориметриялық материалдардың қасиеттерін эксперименттік жағдайда бақылап өлшеу ыңғайлы.
Жасырын жылу мен көлем арасындағы қатынас және күй теңдеуі
Көлемге қатысты жасырын жылу, классикалық калориметрияға жатады. Ол, жылу да берілетін процесте жұмыс арқылы энергия алмасуын түсіндіреді; алайда, жылу мен жұмыс алмасу арасындағы байланыс термодинамиканың пайда болуымен анықталғанша бұл шама қарастырылған. Термодинамика тұрғысынан қарағанда, классикалық калориметриялық шама калориметриялық материалдың күй теңдеуімен тығыз байланысты екені көрінеді. Егер температура термодинамикалық абсолюттік шкала бойынша өлшенсе, онда бұл байланыс формула арқылы көрсетіледі.
.