1 / 15

Od zmie šavacieho kalorimetra k ultra citlivej modulovanej kalorimetrii

Od zmie šavacieho kalorimetra k ultra citlivej modulovanej kalorimetrii. Zuzana Pribulová. D Q. C =. Množstvo tepla potrebné na zmenu teploty látky o 1 stupeň. D T. D Q. c =. m D T. Čo je tepelná kapacita a ako ju môžeme merať?. Potrebujem zmerať:

miyoko
Télécharger la présentation

Od zmie šavacieho kalorimetra k ultra citlivej modulovanej kalorimetrii

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Od zmiešavacieho kalorimetra k ultra citlivej modulovanej kalorimetrii Zuzana Pribulová

  2. DQ C = Množstvo tepla potrebné na zmenu teploty látky o 1 stupeň DT DQ c = mDT Čo je tepelná kapacita a ako ju môžeme merať? Potrebujem zmerať: ? koľko energie sa látke dodalo/odobralo ? ? ako sa zmenila teplota skúmanej látky ? ?prípadne aká je hmotnosť skúmanej látky ? Množstvo tepla potrebné na zmenu teploty 1 kg látky o 1 stupeň

  3. Tepelná kapacita z molekulového hľadiska • Kam sa ukladá energia? • kinetická energia častíc • vibračné módy • narušenie väzieb • magnetické momenty • ... • Zložky tepelnej kapacity: • príspevok mriežky • príspevok elektrónov • magnetické príspevky • jadrový príspevok • ...

  4. Experimentálne metódy merania tepelnej kapacity Vzorke dodáme teplo Q a sledujeme ako sa zmení jej teplota T Dodaná energia sa spotrebuje na: zvýšenie teploty vzorky - informácia o tepelnej kapacite časť tepla K unikne do okolia - straty musíme poznať a obmedziť na minimum Systém tvorí vzorka, teplomer a ohrievač, každý má vlastnú tepelnú kapacitu! Požiadavky: tepelná kapacita vzorky >> teplomera a ohrievača dobrý tepelný kontakt medzi súčasťami dobrá tepelná izolácia od okolia (vákuum...)

  5. Zmiešavací kalorimeter ?koľko energie sa látke dodalo/odobralo ? teplo, odobrané telesu sa spotrebovalo na ohriatie vody ?ako sa zmenila teplota skúmanej látky ? zmeriame teplotu na začiatku aj na konci ?aká je hmotnosť skúmanej látky ? odvážime vzorku Ak poznáme všetko toto, vieme určiť tepelnú kapacitu látky

  6. Adiabatická metóda Skúmané teleso musí byť úplne tepelne izolované od okolia - dodáme mu definované množstvo energie - zmeriame o koľko sa zvýšila jeho teplota ?koľko energie sa dodalo vzorke? viem vypočítať ? ako sa zmenila teplota vzorky? viem zmerať ? aká je hmotnosť vzorky? viem odvážiť Nevýhody: - je zložité dosiahnuť perfektnú izoláciu - problém ochladiť izolované teleso Výhody: - výsledkom je absolútna hodnota tepelnej kapacity

  7. a ) b ) ohrievač vzorka teplomer T [K] vzorka zafírová doštička vzorka 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -20 -10 0 10 20 t [s] t [s] Relaxačná metóda Skúmané teleso je spojené s okolím - ohrejme ho na teplotu vyššiu ako má okolie - zmeriame ako dlho mu trvá, kým sa opäť vychladí Výhody: - výsledkom je absolútna hodnota tepelnej kapacity Nevýhody: - časová náročnosť – nedá sa merať kontinuálne - nedá sa použiť pri malých vzorkách

  8. ac-kalorimetria • - nepotrebujem kontaktný ohrievač (svetlo) • namiesto teplomera TERMOPÁR (nemeriam teplotu ale rozdiel teplôt) • termopár je zároveň tepelný most a držiak vzorky Použitie teplomera je nevyhnutné, ale nemeriam ním teplotu vzorky, len teplotu rezervoára Tb

  9. P0 Ohrievač P = P1 + P0 cos(wt) Tac = K + Cw Vzorka C, T Teplomer K Rezervoár Tb ac-kalorimetria Vzorku ohrievame periodicky modulovaným signálom a sledujeme oscilácie jej teploty Požiadavky: - teplotné oscilácie nesmú byť veľké, aby bola C konštantná v danom teplotnom intervale - frekvencia musí byť dostatočne nízka, aby sa stihla dosiahnuť tepelná rovnováha

  10. ac-kalorimetria ?koľko energie sa dodalo vzorke? NEPOTREBUJEM VEDIEŤ stačí, že sa nemení ? ako sa zmenila teplota vzorky? viem zmerať veľmi presne ? aká je hmotnosť vzorky? NEPOTREBUJEM VEDIEŤ Čo vlastne viem??? Detekovať zmeny tepelnej kapacity (fázový prechod,...) • Výhody: • - vysoká citlivosť, • schopnosť detekovať malé zmeny v signále • možnosť merať kontinuálne • - vynikajúca metodika pre malé vzorky Nevýhody: - výsledkom NIE JE absolútna hodnota tepelnej kapacity, len relatívne hodnoty

  11. ac-kalorimetria

  12. Načo je dobré poznať tepelnú kapacitu? • je to termodynamická veličina – vlastnosť vzorky ako celku • (nie je ovplyvnená povrchovými defektmi...) • detekcia fázových prechodov (pri fázovom prechode sa tepelná kapacita mení – napr. zmena skupenstva vody je sprevádzaná výraznou zmenou tepelnej kapacity) • nesie informáciu o vlastnostiach častíc látky

  13. Ďakujem za pozornosť www.hodinavedy.sk

  14. Ako funguje termopár? Seebeckov jav Elektrické napätie v dôsledku teplotného gradientu Čím väčší teplotný rozdiel, tým väčšie napätie

  15. P0 Tac = = Tdc K w << 1/text = K/C 1/text << w << 1 /tint 1/tint<< w T T T P0 P0 Tb+Tdc Tb+Tdc Tac = Tac 0 Tb+Tdc Tac = P0 K + Cw K +Cw t t Tac = Tb Tb t Tb Cw ac-kalorimetria ac-kalorimetria

More Related