Oosthoek encyclopedie

Oosthoek's Uitgevers Mij. N.V (1916-1925)

Gepubliceerd op 15-11-2018

Calorimeter

betekenis & definitie

Calorimeter - toestel, om hoeveelheden warmte met elkaar te vergelijken. In zijne eenvoudigste gedaante bestaat de c. uit een tegen warmteverlies goed geïsoleerd reservoir, waarin zich eene zekere vloeistof, b.v. water, bevindt. Nemen we aan, dat de hoeveelheid warmte, noodig om b.v. koper tot eene zekere temperatuur te verwarmen, gevonden moet worden. Laat de c. P gram water bevatten van de temperatuur t0.

Wordt er nu eene hoeveelheid van p gram koper van temperatuur t1 in gebracht, dan zal dientengevolge de temperatuur van het water veranderen en ten slotte zullen water en koper eene constante temperatuur t2 hebben aangenomen. Zij nu de hoeveelheid warmte, noodig om 1 gram koper 1° in temperatuur te doen stijgen (de warmtecapaciteit* van koper) c, dan geeft het koper dezelfde hoeveelheid af bij 1° temperatuursdaling. Neemt nu de temperatuur van het koper af van de begintemperatuur tot de eindtemperatuur t2 dan geven p gram koper af de hoeveelheid warmte p. c. (t1—t2). Anderzijds zijn P gram water in temperatuur gestegen van t0 tot t2 waartoe noodig is de warmtehoeveelheid P (t2-t0), wanneer de warmtecapaciteit van water gelijk aan één wordt gesteld. Heeft er nu overigens noch toevoer noch afvoer van warmte plaats gehad, dan moet door het koper evenveel warmte zijn afgegeven als door het water opgenomen. Derhalve moet zijn p. c. (t1-t2) = P (t2-t0), waaruit volgt c = P t2-t0 .

------p (t1-t2)

Op deze wijze is het mogelijk, hoeveelheden warmte te vergelijken met eene bepaalde eenheid, in dit geval de warmtecapaciteit van water. Behalve het water ondergaat ook de c. zelf eene temperatuursverhooging, die in rekening moet worden gebracht. Daartoe moet de warmtecapaciteit hiervan bekend zijn; gereduceerd op die van water wordt deze de waterwaarde van den c. genoemd. Verder moet rekening worden gehouden met de hoeveelheid warmte, die aan de omgeving wordt afgestaan. Deze verliezen door uitstraling kunnen worden bepaald, door na afloop der meting na te gaan, hoeveel de temperatuur per tijdseenheid verandert. Het warmteverlies kan dan, bij een niet te groot temperatuursverschil met de omgeving, evenredig hiermede worden gesteld (zie AFKOELINGSWET). Teneinde het warmteverlies zoo klein mogelijk te maken, stelde Rumford voor, de begintemperatuur van den c. evenveel beneden de temperatuur der omgeving te nemen, als de eindtemperatuur er boven is. De temperatuur van den c. wordt veelal met behulp van een nauwkeurigen kwikthermometer* bepaald, nog beter met een platinathermometer*.

Bij nauwkeurige metingen dient in aanmerking te worden genomen, dat de warmtecapaciteit der verschillende stoffen afhankelijk is van de temperatuur. — Bij den hier beschreven c. wordt gebruik gemaakt van de methode der menging. Een andere c., de ijscalorimeter, waarvan het beginsel door Hermann werd aangegeven, terwijl Bunsen er eene verbeterde constructie van aangaf, berust op de vermindering van volume, veroorzaakt door smelting van ijs. Bij dezen e. is de ruimte tusschen een dubbelen wand geheel gevuld met een mengsel van water en ijs, terwijl volumeveranderingen van dit mengsel kunnen worden gemeten, door den stand van den meniscus* van kwikzilver, dat het mengsel van water en ijs afsluit, in eene met de ruimte, waarin zich dit bevindt, verbonden buis af te lezen. Wordt nu in de binnenste ruimte van den c. (binnen den dubbelen wand) een verwarmd lichaam gebracht, b.v. eene zekere hoeveelheid koper van hoogere temperatuur, dan zal eene met de hierdoor afgestane warmte evenredige hoeveelheid ijs smelten, het totale volume vermindert met een bedrag, dat eenerzijds evenredig is met de afgestane warmte, anderzijds door de standsverandering van den kwikmeniscus kan worden bepaald. Op deze wijze kan derhalve de afgestane warmte worden bepaald. — De kwikcalorimeter van Favre en Silbermann bestaat in hoofdzaak uit een groot volume kwikzilver, waaraan de te meten warmtehoeveelheid wordt afgestaan. Uit de grootte der uitzetting, die het kwik dan ondergaat, kan de hoeveelheid afgegeven warmte worden bepaald. Door Jamin is deze c. aanmerkelijk verbeterd. — Joly en Bunsen hebben een dampcalorimeter geconstrueerd.

Hierin wordt een voorwerp, waarvan de warmtecapaciteit gemeten moet worden, door middel van verzadigden waterdamp van bepaalde temperatuur (b.v. 100°) verwarmd tot op de temperatuur van dien damp. Daarbij wordt een deel van dien damp op het voorwerp tot vloeistof verdicht, die zich er aan vasthecht. De gewichtsvermeerdering, die hiervan het gevolg is, geeft aan, hoeveel waterdamp er op is neergeslagen, waaruit de warmtecapaciteit met behulp van de bekende verdampingswarmte van het water onmiddellijk volgt. — Van de verschillende toepassingen van den c. mogen hier vermeld worden de bepalingen van de warmtecapaciteit van verschillende stoffen en van de warmte, die bij chemische reacties vrij komt. De laatste soort bepalingen vinden bij het meten van de verbrandingswarmte van steenkolen, olie en derg. en van de ontploffingswarmte van explosiefstoffen direct practische toepassing. Daarnaast hebben de calorimeterbepalingen een groot theoretisch belang voor het voorzien van den loop van reacties. Hun nut wordt echter beperkt door de moeilijkheid, een voldoende nauwkeurigheid te bereiken en door de bezwaren, die bepalingen bij andere dan gewone temperatuur opleveren.

< >