熱量計

熱量計 （calorimeter），一般是發熱量測定儀器。熱量計由燃燒氧彈、內筒、外簡、攪拌器温度傳感器和試樣點火裝置、温度測量裝置和控制系統以及水構成。通用熱量計有恆温式和絕熱式兩種，它們的量熱系統被包圍在充滿水的雙層夾套(外筒)中，它們的差別只在於外筒及附屬的自動控温裝置，其餘部分無明顯區別。 ^[1] 

熱量計有直接熱量計與間接熱量計。前者是對營養元素燃燒時所產生熱量的直接測定，或將生物體放入密閉的室內，測定散發熱量的裝置；後者是測定氣體交換，根據測定結果以算出能量代謝的裝置。Berthelot·M- ahler的炸彈型熱量計（bomb-calorimeter，也稱鐵筒熱量計）是使營養元素直接燃燒的設備，但此時對於蛋白質必須作必要的訂正。Atwater·Rosa·Be- nedict的熱量計，是讓人橫卧在金屬製造的室內，用水泵使水在室的四周循環，測定循環水因人體散發的熱量而升高的温度，同時還能測定氣體交換。間接熱量計主要儀器有Krogh或呼吸計的呼吸測定器和Be- nedict式呼吸測定裝置。為了收集呼吸的氣體，要使用所謂“Douglas袋”等。也有使用氣體分析儀進行測量O2或CO2的方法。氣體分析儀有Haldane型分析儀及其改良型勞研式分析儀等。

熱量計的主體由氧彈、內筒、外筒和攪拌器四個部件組成。

氧彈由耐熱、耐腐蝕的鎳鉻或鎳鉻鋁合金鋼製成，它是供燃燒試樣用的，由彈筒、彈頭和蓋圈組成。需要具備三個主要性能；

(1)不受燃燒過程中出現的高温和腐蝕性產物的影響而產生熱效應；

(2)能承受充氧壓力和燃燒過程中產生的瞬時高壓；

(3)試驗過程中能保持完全氣密。 ^[2-3] 

內筒(或稱量熱筒)為盛水和放置氧彈用的，它是量熱體系的主要部分，試樣在氧彈內燃燒放出的熱量即被內筒的水所吸收而使水温上升。內筒用紫銅、黃銅或不鏽鋼製成，斷面可為圓形、菱形或其他適當形狀。筒內裝水2000～3000mI。，以能浸沒氧彈(進、出氣閥和電極除外)為準。內筒外面應電鍍拋光，以減少與外筒問的輻射作用。

外筒用來保持測熱體系環境温度的恆定(與室温一致)，為金屬製成的雙壁容器，並有上蓋。外壁為圓形，內壁形狀則依內筒的形狀而定；原則上要保持兩者之問有10～12mm的問距，外筒底部有絕緣支架，以便放置內筒。

(1)恆温式外筒。恆温式熱量計配置恆温式外簡。盛滿水的外筒的熱容量應不小於熱量計熱容量的5倍，以便保持試驗過程中外筒温度基本恆定。外筒外面可加絕緣保護層，以減少室温波動的影響。用於外簡的温度計應有0．1K的最小分度值。

(2)絕熱式外筒。絕熱式熱量計配置絕熱式外筒。外筒中裝有加熱裝置。通過自動控温裝置，外筒水温能緊密跟蹤內筒的温度。外筒的水還應在特製的雙層蓋中循環。自動控温裝置的靈敏度應能達到使點火前和終點後內筒温度保持穩定(5min內温度變化平均不超過0．0005K/min)；在一次試驗的升温過程中，內外筒間熱交換量應不超過20J。

在內筒中配有一個攪拌器，以保證內筒水温均勻一致。螺旋槳式或其他形式，轉速400～600r/min為宜，並應保持穩定。攪拌效率應能使熱容量標定中由點火到終點的時間不超過l0min，同時又要避免產生過多的攪拌熱(當內、外簡温度和室温一致時，連續攪拌l0min所產生熱量不應超過120J)。

內筒温度測量誤差是發熱量測定誤差的主要來源，對温度計的正確使用具有特別重要的

意義。以下兩種類型的温度計可用於此目的。

(1)玻璃水銀温度計。常用的玻璃水銀温度計有兩種：一種是固定測温範圍的精密温度計；一種是可變測温範圍的貝克曼温度計。兩者的最小分度值應為0．01K，使用時應根據計量機關檢定證書中的修正值做必要的校正，兩種温度計都應進行刻度修正(貝克曼温度計稱為孔徑修正)。貝克曼温度計除這個修正值外還有一個稱為平均分度值的修正值。

(2)數字式量熱温度計。需經過計量機關的檢定，證明其分辨率為0．001K，測温準確度至少達到0．002K(經過校正後)，以保證測温的準確性。 ^{[1]  [3]}