补偿式量热仪

lastdance

2013/05/18

私聊

其他仪器综合讨论

补偿式量热仪是把研究体系置于一等温量热仪中，测量体系与环境之间迸行热交换时，两者的温度始终保持恒定，并且与环境温度相等。反应过程中研究体系所放出或吸收的热量是依赖恒温环境中的某物理量的变化所引起的热流给予连续的补偿，使体系温度保持恒定。实验过程中，利用相变潜热、电-热、电-制冷效应来实现温度补偿。
(1)相变补偿量热设将一反应体系置于冰水浴中，其热效应将使部分冰融化或使部分水凝固。已知冰的单位质量熔化焓，只要测得冰水转变妁质量，就可求得热效应的数值。反之，反应体系发生吸热反应，也同样可以通过冰增加的质量来求得热效应。这种量热仪除了冰-水为环境介质外，也采用其他类型的相变介质。这类量热仪简单易行，灵敏度和准确度都较高，热损失小，但热效应是处于相变温度这一特定条件下发生的。造类方法为确定热效应的环境温度提供了热化学数据，但也限制了量热仪的使用范围。
(2)热效应补偿量热对于一个吸热的化学或物理变化过程，可将研究体系置于一液体介质中，利用电热效应对其补偿，使液体介质温度保持恒定。这就要求电加热时，热损失可忽略不计，这时所吸收的热量可由加热器所消耗的电压(U)、电流(I)和时间(t)的精确测量直接求得。如果不考虑研究体系的介质与外界的热交换，该变化过程所吸收的热量可用公式计算，即：

在这里，介质温度可根据需要予以设定，温度变化可用高灵敏度的温差温度计测量，电压、电流、时间的测量可用精确度高的仪器测量，只要液体介质恒温良好，热量的测量值就准确可靠。介质与外界的热交换、介质搅拌及其他因素的影响所产生的热量可以通过空白实验予以校正。
对于放热效应就要使用电制冷元件，利用帕提尔(Peltier)效应来补偿。在两种不同金属组成的回路上通一定电流，双金属的接点上将分别形成冷端和热端。帕提尔功率在两端的分配比例与电流大小有关。两端功率相等时的回路电流为I0，在某一小于I0的工作电流I时，其制冷功率为，式中，n称帕提尔系数，它与所用元件材料及工作温度有关。实际上，由于冷热端之间的导热，将使制冷效率低于计算值，这会给放热效应带来一定的测量误差。