Калориметрия

Калориметрия (от лат. calor — тепло и ...метрия), совокупность методов измерения тепловых эффектов (количеств теплоты), сопровождающих различные физические, химические и биологические процессы. Методами калориметрии определяют теплоёмкости тел, теплоты фазовых переходов (плавления, кипения и др.); тепловые эффекты намагничивания, электризации, растворения, сорбции, химических реакций (например, горения), процессов обмена веществ в живых организмах, в ряде случаев — энергии электромагнитного излучения, энергии ядерных процессов и т.д.

  Приборы, применяемые для калориметрических измерений, называют калориметрами. Их конструкция определяется условиями измерений (в первую очередь температурным интервалом) и требуемой точностью. Калориметрия при температурах от 400 K (граница условна) и выше называется высокотемпературной, в области температур жидкого азота, водорода и гелия — низкотемпературной.

  Результаты калориметрических измерений находят широкое практическое применение в теплотехнике, металлургии, химической технологии. Ими пользуются при расчётах количеств теплоты, требуемых для нагрева, расплавления или испарения веществ в различных технологических процессах; для вычисления пределов протекания химических реакций и условий их проведения. Так, область давлений и температур, в которой получают синтетические алмазы из графита, была определена расчётом, в значительной мере основанным на калориметрических измерениях теплоёмкости и теплот сгорания этих веществ. Калориметрические измерения позволяют определять области устойчивости различных минералов и выяснять условия совместного присутствия их в горных породах. Данные низкотемпературной калориметрии широко используются при изучении механических, магнитных и электрических эффектов в твёрдых телах и жидкостях при низких температурах, а также для расчёта термодинамических функций (например, энтропии веществ).

  В. Л. Соколов.

  В биологии калориметрию применяют для измерения тепловых эффектов, сопровождающих процессы жизнедеятельности. В организме постоянно протекают химические и физические процессы двух типов: эндотермические (с поглощением теплоты) и экзотермические (с выделением теплоты), причём последние преобладают. С помощью калориметрии показано, например, что один из видов микроорганизмов — кишечная палочка — выделяет за час ~ 4×10-9 дж (~10-9 кал), мышь 420 дж (~100 кал), человек 2×105 дж, или ~ 5×105 кал [для удельного тепловыделения картина совсем иная: ~1050 дж/(г×ч), ~21 дж/(г×ч), ~4 дж/(г×ч)]. При измерении теплопродукции организмов их помещают обычно в калориметр. Когда прямая калориметрия затруднена, пользуются косвенными методами (непрямая калориметрия). Косвенно теплопродукция организма может быть определена, например, по интенсивности его газообмена. При этом измеряют количества поглощённого организмом в единицу времени кислорода (O2) и выделенной двуокиси углерода (CO2). По их отношению (дыхательному коэффициенту) находят количество O2, расходуемого в отдельности на окисление белков, жиров и углеводов. Тепловые эффекты соответствующих реакций окисления известны, это позволяет подсчитать суммарную теплопродукцию организма.

  В. А. Бернштейн.


ПраймКемикалсГрупп