微量量熱學

微量量熱學

微量量熱學是熱化學和量熱學的分支學科,研究微量量熱法的理論基礎、實驗技術、熱譜解析和套用。一切物理、化學和生物的變化過程均伴隨著熱量的發生。這些過程的伴生熱量往往是很微小的。以化學反應為例,如果反應率很低,則單位時間內反應過程的放熱量也很小,所以這些過程都是微量量熱學的研究對象。

具體內容

微量量熱計是測定微小熱量的實驗裝置。根據非平衡熱力學的基本原理,在等環境量熱學中,任一變化過程的放熱速率Ω都可以表示為量熱體系的溫升△和溫升速率△的函式:Ω=K△+Λ△'

式中 K 和Λ是量熱體系的儀器常數。

在變化過程中,量熱體系的溫升對時間的記錄曲線稱為熱譜。根據上述理論,不僅可以從熱譜曲線測定變化過程的伴生熱量,而且能夠測定放熱速率。

E. 卡爾維特研製的熱導式量熱計,它是一種微量量熱計。能夠準確地顯示出量熱池內部的微小溫升,靈敏度可達十萬分之一開。這樣的量熱計能夠檢測出變化過程中微瓦級的放熱速率,是微量量熱學的一個重要成就。

今後的發展,除了考慮增加熱電偶的數目,進一步提高量熱計的靈敏度以外,還應著重考慮用計算機進行熱譜數據的自動採集和處理,提高自動化程度。

微量量熱法的套用

用微量量熱計測定的熱譜曲線準確地記錄了變化過程中的許多重要信息。根據微量量熱學的基礎理論,研究熱譜曲線的解析方法也是微量量熱學的重要內容。 20 世紀 60 年代以來,化學反應的摩爾焓和其他熱力學函式,以及動力學參數都有可能從熱譜曲線上解析出來,故此法的套用範圍日益廣泛。

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