Calorimetrie omvat de verschillende natuurkundige meetmethoden voor het bepalen van warmtehoeveelheden of soortelijke warmten van vaste stoffen, vloeistoffen of gassen. Deze metingen gebeuren door middel van een calorimeter.
Voornaamste bekende calorimetrische methoden of calorimeters:
1° Watercalorimeter (Mengingsmethode). Wordt gebruikt voor vaste stoffen en vloeistoffen.
De eigenlijke calorimeter bestaat uit een dunwandig koperen vat , dat uitwendig gepolijst is om de warmte-wisseling met de omgeving tegen te gaan. De calorimeter is geplaatst in een tweede, beschermend, koperen omhulsel, waarvan het thermisch geïsoleerd is door middel van stukjes kurk. Verder bevindt zich in den calorimeter een roerder en een thermometer. De calorimeter meter wordt gevuld met water of een andere vloeistof (aniline, toluol) van bekende soortelijke warmte.
Om de soortelijke warmte van een bepaalde stof te meten, wordt deze eerst gewogen, daarna op een temperatuur ϑ gebracht en daarna in een gewogen hoeveelheid water van de temperatuur t gebracht.
Uit de eindtemperatuur r wordt de soortelijke warmte afgeleid op grond van de formule: c = w (r — t) /m (ϑ — t); w stelt voor de massa van het water en m de massa van de te meten stof. Voor de juiste bepaling van c dienen correcties aangebracht te worden voor de warmtewisseling met de omgeving en de warmte-afgifte aan de verschillende calorimeteronderdeelen, zooals calorimetervat, roerder en ondergedompeld deel van den thermometer. In de practijk stelt w de waterwaarde voor van den calorimeter, d.i. de hoeveelheid water, waarvan de warmtecapaciteit overeenkomt met de totale warmtecapaciteit van de calorimeteronderdeelen: koperen calorimetervat, roerder en het ondergedompelde deel van den thermometer.
2° Afkoelingsmethode van Dulong en Petit. Men bepaalt den tijd, dien de te meten stof noodig heeft om af te koelen van een temperatuur tj tot een temperatuur t2. Deze afkoelingstijd wordt bepaald in dezelfde omstandigheden voor een stof met bekende soortelijke warmte. Door vergelijking van deze afkoelingstijden kan de soortelijke warmte berekend worden op grond van de volgende formule: c = 1/m. [(M.C + w) z/Z — w]; daarin beteekenen m de massa der te onderzoeken stof; M en C de massa en de soortelijke warmte der ijkingsstof, z en Z de afkoelingstijden, w de waterwaarde van den calorimeter.
3° IJ s c a 1 o r i m e t e r. De oudst bekende ijscalorimeter is die van Lavoisier en Laplace (1780). Het nieuwere bekende type is dat van Hermann (1834) en Bunsen (1870).
Om 1 g ijs van 0° C in water van 0° C om te zetten worden 79,67 cal 15° verbruikt. De ijscalorimeter van Lavoisier en Laplace berust op deze eigenschap. Om de soortelijke warmte van een bepaalde stof te meten, wordt een hoeveelheid m van die stof verwarmd tot t° C en daarna gebracht in gedroogd ijs van 0° C. Stelt M de hoeveelheid gesmolten ijs voor, dan wordt c gegeven door: c = 79,7. M/mt.
1 gram ijs bij 0° C heeft een volume van 1,0907 cm3, 1 gram water bij 0° C heeft een volume van 1,0001 cm3. Wanneer het totale volume vermindert met 1 cm3 dan is er 11,03 g ijs gesmolten. Op deze eigenschap berust de ijscalorimeter van Hermann en Bunsen. Aldus wanneer v de totale volume-vermindering voorstelt, wordt c gegeven door: c = 11,03x79,7 v/mt.
4° Electrische vergelijkingsmethode volgens Pfaundler. Wordt hoofdzakelijk gebruikt voor het bepalen der soortelijke warmte van zuivere vloeistoffen en oplossingen.
De calorimeter van Pfaundler bestaat uit een vat, analoog aan dat van den watercalorimeter. In het vat bevinden zich een stookdraad uit platinazilver of uit een andere legeering, een thermometer en een roerder. De calorimeter wordt gevuld met een bepaalde hoeveelheid m van de te meten stof. Men meet de temperatuursverhooging (r—t) teweeggebracht bij een stooktijd van bepaalden 2 Calorimeter duur. Voor gelijken stooktijd van Pfaundler wordt de temperatuursverhooging (t'—t') gemeten van de hoeveelheid m' van de ijkingsstof. c wordt gegeven door: c = 1/m. [(c'm' + w’. (*' — t^ /(r— t) — w] ; w en w' zijn de waterwaarden, die betrekking hebben op de eerste en de tweede meting.
5° Absolute electrische methode van Pfaundler.
De methode van 4° kan gemakkelijk in een absolute methode omgewerkt worden. De warmte, ontwikkeld door een electrischen stroom van 1 Amp. in een weerstand van R Ohm bedraagt 0,23912 R cal. Uit de temperatuursstijging (t°), verwezenlijkt gedurende z sec in een hoeveelheid vloeistof van m gram, volgt voor de soortelijke warmte: c = l/m. (0,239 I2 Rz /t-w).
Door Callendar werd deze methode uitgebreid voor een voortdurend stationnaire stroomende vloeistof. Men moet dan kennen het temperatuursverschil tusschen de vloeistof, die in den calorimeter stroomt en de uitstroomende vloeistof. Daarenboven moet de stroomingssnelheid bekend zijn.
6° Calorimeter voor metalen (fig. 3). Een blok A van het te meten metaal bevindt zich in een koperen cylinder voor goede thermische geleiding. Aan het blok A kan warmte afgegeven worden door middel van een stookdraad. De temperatuursstijging wordt gemeten met een weerstandsthermometer. Het geheele stelsel hangt in een reservoir, dat vóór de meting gevuld is met een bepaald gas (waterstof of helium).
Dit gas dient om het blok de temperatuur der omgeving te laten aannemen. Onmiddellijk vóór de meting wordt het gas weggepompt. Uit de hoeveelheid toegevoerde warmte en de gemeten temperatuursverhooging wordt de soortelijke warmte van het metaal afgeleid. Deze methode wordt vooral bij lage temperaturen gebruikt.
7° Damp- of condensatiecalorimeter van Joly en Bunsen. Wanneer 1 gram waterdamp van 1 at condenseert als water van dezelfde temperatuur, komen er 539,1 cal vrij. Een massa M van een bepaalde stof, opgehangen in een reservoir, , wordt van een temp. t0 gebracht op een temperatuur t door middel van stoom, komend van kokend water. Indien w het gecondenseerde water voorstelt, wordt c gegeven door c = 539,1 w/M (t—10).
De meettechniek toepasselijk voor gassen is geheel verschillend van deze ontwikkeld voor vaste stoffen en vloeistoffen; → Soortelijke warmten van gassen.
Lit.: F. Kohlrausch, Lehrbuch der praktischen Physik (Leipzig 1930). “V. Itterbeek ”