θερμιδομετρία

Η μέτρηση των ποσοτήτων θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται κατά τη διάρκεια διαφόρων φυσικοχημικών φαινομένων. Με τις μεθόδους της θ. καθορίζονται οι θερμοχωρητικότητες των υλικών, οι λανθάνουσες θερμότητες υλικών στις διάφορες αλλαγές φάσης (π.χ. τήξη ενός στερεού, ατμοποίηση ενός υγρού κ.ά.), οι επιδράσεις της θερμότητας στην παρασκευή διαλυμάτων και στις χημικές αντιδράσεις, οι θερμαντικές αξίες των καυσίμων κ.ά. Η θ. στηρίζεται στα αξιώματα της θερμοδυναμικής και της θερμοχημείας, ανάλογα με το είδος του φαινομένου το οποίο εξετάζει. Βασική είναι η αρχή της ισότητας των θερμικών ανταλλαγών, κατά την οποία σε ένα θερμικά απομονωμένο σύστημα η ποσότητα της θερμότητας που απορροφά ένα από τα μέρη του είναι ίση με την ποσότητα της θερμότητας που εκχωρεί το άλλο μέρος, με την προϋπόθεση ότι οι αλληλεπιδράσεις των δύο μερών οφείλονται αποκλειστικά στη διαφορά θερμοκρασίας τους. Διακρίνονται τρεις τύποι θερμιδομετρικών μεθόδων. Η πρώτη είναι η μέθοδος των μειγμάτων. Το σώμα που εξετάζουμε είναι βυθισμένο σε νερό που έχει γνωστή μάζα m και βρίσκεται σε αρχική θερμοκρασία θ₁. Όταν αποκατασταθεί θερμική ισορροπία του σώματος και του νερού που το περιβάλλει η θερμοκρασία του νερού είναι διαφορετική (θ₂). Αν η θ₂ είναι μεγαλύτερη από τη θ₁ τότε, σύμφωνα με τη λεγόμενη εξίσωση της θερμιδομετρίας, το σώμα έδωσε μια ποσότητα θερμότητας Q = c m (θ₂ – θ₁), αν όμως είναι μικρότερη τότε το σώμα απορρόφησε ποσότητα θερμότητας Q = c m (θ₁ – θ₂). Η ειδική θερμότητα c είναι για το νερό c = 4,184 j/gr °C. Συμπεραίνουμε ότι η ποσότητα της θερμότητας Q βρίσκεται από τη διαφορά της θερμοκρασίας του νερού. Η συσκευή που χρησιμοποιείται στις μετρήσεις αυτές λέγεται θερμιδόμετρο. Βλ. λ. θερμότητα (θερμιδόμετρο). Μια άλλη κατηγορία αποτελούν οι μέθοδοι που χρησιμοποιούν τις μεταβολές φάσης. Η ζητούμενη ποσότητα θερμότητας Q, αντί να προκαλέσει μεταβολή της θερμοκρασίας του Θερμιδομετρικού σώματος, προκαλεί αλλαγή της κατάστασης ενός χημικά καθαρού σώματος, ενώ η θερμοκρασία παραμένει σταθερή (π.χ. τήξη ενός κομματιού πάγου). Η ποσότητα της θερμότητας Q είναι ανάλογη προς τη μάζα m που άλλαξε φάση και προσδιορίζεται αν υπολογιστεί η μάζα m. Τέλος, υπάρχουν οι ηλεκτρικές θερμιδομετρικές μέθοδοι. Η ποσότητα της ζητούμενης Θερμότητας Q που ανταλλάσσει ένα σώμα με το περιβάλλον, κατά τη μετάβασή του από μία κατάσταση σε μια άλλη, υπολογίζεται μέσω της ηλεκτρικής ενέργειας που προσφέρουμε ώστε να λάβει χώρα η εν λόγω μεταβολή. Η ηλεκτρική ενέργεια W συνήθως προσφέρεται στο θερμιδομετρικό σύστημα με τη βοήθεια μιας αντίστασης που διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα επί χρόνο t. Παράλληλα προς την αντίσταση έχει τοποθετηθεί βολτόμετρο, που δίνει την τάση V στα άκρα της και εν σειρά προς αυτή αμπερόμετρο, που δίνει την ένταση του ρεύματος I. Η ηλεκτρική ενέργεια W δίνεται από τη σχέση W = V.I.t εφόσον τα μεγέθη V και I παραμένουν σταθερά κατά τη διάρκεια της μέτρησης που διαρκεί χρόνο t. Σε αντίθετη περίπτωση, θα πρέπει να υπολογίσουμε το W με ολοκλήρωση ως προς τον χρόνο.

* * *

η

(θερμ.) μέτρηση τών ποσοτήτων θερμότητας σε διάφορα φαινόμενα.

[ΕΤΥΜΟΛ. Απόδοση στην ελλ. ξεν. όρου, πρβλ. αγγλ. calorimetry].