Mục lục
Nguyên lý hoạt động của các dòng máy đo nhiệt trị phổ biến
Nguyên lý hoạt động của coffee cup calorimeter
Nguyên lý hoạt động của bomb calorimeter
Ưu điểm của máy đo nhiệt trị bomb calorimeter DDS
Nguyên lý hoạt động của các dòng máy đo nhiệt trị phổ biến
Nhiệt lượng kế (hay còn gọi là máy đo nhiệt trị/ nhiệt lượng) là một thiết bị được sử dụng để đo lượng năng lượng truyền cho môi trường xung quanh.
Có 2 loại máy đo nhiệt trị/ nhiệt lượng được sử dụng phổ biến: nhiệt lượng kế cốc cà phê (coffee cup bombcalorimeter) và nhiệt lượng kế, hay còn gọi là bomb nhiệt lượng, bomb nhiệt trị (bomb calorimeter).
Nguyên lý chung: Người ta sử dụng năng lượng điện để làm bắt lửa mẫu. Khi mẫu cháy, nó sẽ làm nóng lớp nước bao xung quanh bom. Nhờ đó, người thực hiện có thể đo sự thay đổi nhiệt độ của mẫu để tính nhiệt trị hay năng suất tỏa nhiệt của mẫu.
Về cơ bản, 2 loại máy đo nhiệt trị giống nhau về nguyên tắc tính nhiệt lượng, nhưng khác nhau nguyên lý hoạt động. Vậy chúng khác nhau như thế nào và có những ưu – khuyết gì? Ứng dụng phân tích các mẫu nào? Cùng tìm hiểu thông qua bài viết bên dưới.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA COFFEE CUP CALORIMETER
Nhiệt lượng kế cốc cà phê về cơ bản là một hoặc hai cốc polystyrene (xốp) có nắp đậy. Nhiệt lượng kế coffee cup được vận hành ở áp suất không đổi – constant pressure (ambient pressure).
Cốc được đổ đầy với lượng nước đã biết trước, một nhiệt kế được cắm xuyên qua nắp cốc sao cho bầu của nhiệt kế nằm dưới mặt nước.
Khi phản ứng hóa học xảy ra trong máy đo nhiệt lượng, phản ứng tỏa nhiệt, nước sẽ hấp thụ nhiệt của phản ứng. Vì cốc xốp giúp cách nhiệt cho phản ứng (quá trình đoạn nhiệt), nên chúng ta có thể giả sử rằng toàn bộ năng lượng của phản ứng được hấp thụ vào nước.
Sự thay đổi nhiệt độ của nước (chênh lệch nhiệt độ đo được qua nhiệt kế) được sử dụng để tính toán lượng nhiệt đã được hấp thụ hoặc tỏa ra trong phản ứng, qua công thức:
Q = m.C.ΔT
Trong đó:
- m khối lượng riêng của nước
- C là nhiệt dung riêng của nước (4184 kJ K-1 mol-1)
- ΔT là chênh lệch nhiệt độ đo được trên nhiệt kế
Ứng dụng: Loại nhiệt lượng kế này thường được sử dụng để đo nhiệt trị trong các phản ứng hóa học, với các loại dung dịch ít hoặc không thay đổi thể tích.
Ưu điểm:
- Tính toán đơn giản
- Dễ thiết kế, vận hành
- Chi phí thấp
- Thích hợp đo nhiệt lượng/ nhiệt trị trong dung dịch hóa học
Nhược điểm:
- Độ chính xác không cao do có thất thoát nhiệt qua thành thiết bị, sai số hệ thống, dụng cụ đo (nhiệt kế)
- Không đo được các phản ứng nhiệt độ cao vì làm cốc tan chảy
- Không thể đo nhiệt trị của khí
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY ĐO NHIỆT TRỊ – BOMB CALORIMETERS
Ở bom nhiệt lượng, phản ứng diễn ra trong hộp kim loại kín, được đặt trong nước trong hộp cách nhiệt. Dòng nhiệt từ phản ứng truyền qua thành bình kín tới nước. Chênh lệch nhiệt độ của nước trước và sau khi đốt sẽ được ghi nhận thông qua nhiệt kế. Quá trình phân tích dòng nhiệt phức tạp hơn một chút so với nhiệt lượng kế cốc cà phê vì phải tính đến dòng nhiệt đi vào các bộ phận kim loại của bom nhiệt trị.
Ứng dụng: đo nhiệt trị/ nhiệt lượng mẫu nhiên liệu cả dạng rắn và lỏng.
Ưu điểm:
- Thích hợp đo phản ứng nhiệt độ cao, không làm tan chảy cốc
- Độ chính xác cao
Nhược điểm:
- Không thể đo nhiệt trị (caloric value) của khí.
ƯU ĐIỂM VƯỢT TRỘI CỦA MÁY ĐO NHIỆT TRỊ – BOMB CALORIMETERS HÃNG DDS
Nguyên lý hoạt động của máy đo nhiệt trị Bomb Calorimeter hãng DDS
Hoạt động tương tự các dòng máy bomb nhiệt trị thông thường. Sự khác biệt lớn nhất giữa bom nhiệt lượng DDS và các loại bơm kia là sử dụng không khí (thay vì dùng nước) làm môi trường truyền nhiệt.
Trong máy đo nhiệt trị DDS, bình chứa, với mẫu bên trong, được bơm đầy oxy nguyên chất. Oxy hỗ trợ quá trình đốt cháy mẫu để đảm bảo mẫu được đốt cháy hoàn toàn.
Khi mẫu được đốt cháy, nhiệt của phản ứng được hấp thụ hoàn toàn vào thành bình chứa bằng nhôm. Năng lượng không bị thất thoát do hộp chứa kín và được cách nhiệt bằng lớp vỏ polystyrene, giống như nhiệt lượng kế cốc cà phê (coffee cup calorimeter).
ƯU ĐIỂM CỦA DÒNG MÁY ĐO NHIỆT TRỊ BOMB CALORIMETER HÃNG DDS
| Bomb Calorimeter dùng nước | Bomb Calorimeter dùng không khí (DDS) |
| Nước là một chất dẫn nhiệt rất kém. Thấp hơn khoảng 350 lần so với nhôm. | Bình chứa bọc bằng nhôm, dẫn nhiệt tốt. |
| Tăng chi phí cho thiết bị: xô, máy khuấy, cân. | Tiết kiệm chi phí vận hành do chỉ cần sử dụng không khí. |
| Thời gian đo mẫu lâu do cần làm nguội nước | Làm mát không khí nhanh, giúp đo mẫu nhanh hơn |
| Nạp nước thủ công, tốn sức và thời gian. | Tự động bom oxy vào máy đo nhiệt trị |
TÌM HIỂU THÊM CÁC ĐẶC ĐIỂM NỔI BẬT KHÁC CỦA DÒNG MÁY ĐO NHIỆT TRỊ DDS BOMB CALORIMETERS CAL3K
Tìm hiểu thêm chuỗi bài viết về ứng dụng của DDS:
- Các chỉ tiêu cần thiết trong sản xuất viên nén gỗ >>>
- Thị trường tiêu thụ viên nén gỗ 2022 – 2023 >>>
- Xác định giá trị năng lượng (calorie) trong thức ăn chăn nuôi >>>
- Ứng dụng của bomb calorimeters trong hiệu quả sử dụng lò hơi>>>
REDLAB – FOR YOUR LABORATORY
Công ty TNHH Redlab là đối tác đáng tin cậy cho phòng LAB của bạn, chúng tôi cung cấp:
- Thiết bị và vật tư tiêu hao
- Tư vấn, thiết kế và lắp đặt nội thất phòng thí nghiệm
- Dịch vụ sửa chữa – bảo trì – bảo dưỡng thiết bị
Mời bạn xem thông tin sản phẩm và đặt hàng các thiết bị tại cửa hàng trực tuyến của RedLAB tại đây: online-store.redlab.com.vn hoặc tham khảo thêm các sản phẩm thiết bị phòng thí nghiệm khác trên website: redlab.com.vn
Để được tư vấn sản phẩm, mời bạn liên hệ HOTLINE: 0889 973 944.