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量熱技術

鎖定
量熱技術 [1]  是一種從共性的角度,研究如何測量反應熱和輸運熱,以及如何更準確、更簡便地測量的技術。量熱技術是一門應用極為廣泛的技術,無論在現代工業賴以生存和發展的能源動力工程,還是在新興技術領域,或是在人們的日常生活中,都可以感受到它所發揮的巨大作用。現有的量熱儀器主要包括同步熱分析儀、高壓差示掃描量熱儀、微量熱儀、快速掃描量熱儀、自加速量熱儀以及絕熱杜瓦等。詞條對上述量熱儀器均進行了詳細介紹。
中文名
量熱技術
外文名
Calorimetric technique
原    理
熱平衡原理
產    品
量熱儀
會    議
國際量熱會議
領    域
熱力工程

量熱技術基本介紹

量熱技術量熱範圍

單一物質:相變熱(熔融熱、汽化熱等)、分解熱;
多種物質:混合熱、化學反應熱。

量熱技術量熱的熱平衡

熱平衡原理:
熱量積累= 體系放熱- 與環境熱交換
量熱儀的目的:消除其中一項,通過另一項計算放熱速率。

量熱技術技術重要性

量熱技術在生產和科學研究中的重要性,主要體現在以下四個方面 [2] 

量熱技術普遍性

量熱技術是一門應用極為廣泛的技術,無論在現代工業賴以生存和發展的能源動力工程,還是在新興技術領域,或是在人們的日常生活中,都可以感受到它所發揮的巨大作用。
如:工業爐窯、熱流輸送管道的熱效率評價,化工中各種反應過程的熱變化,電子設備的散熱,石油的熱採技術,火箭的發射和衞星的回收等等,無不有熱問題存在,無不與量熱技術息息相關。新興的生物工程、生命科學、人體科學的研究中,也應用到了量熱技術。

量熱技術基礎性

量熱技術是工程熱物理研究的基礎,是一切與熱有關的實驗和監測的技術基礎。

量熱技術開拓性

應用量熱技術可以在許多研究領域做出開拓性的成果,如:歷史上用量熱技術曾精確地測出熱功當量,為推動熱力學的發展做出了開拓性的成果;傅里葉的導熱定律、牛頓的熱交換定律的誕生莫不是以熱實驗為前導。

量熱技術經濟性

掌握量熱技術並應用於生產和科學研究的各個過程,將在節約能源、提高設備熱效率和發掘新材料、認識新領域等方面帶來極大的經濟效益。

量熱技術發展簡史

我們的先人在同自然界的鬥爭中知道了冷熱,用自身的感覺器官也能判別物體的冷熱程度,並能利用摩擦的方法生熱取火。在物性的認識方面,也知道了棉花禦寒,取銅鐵做炊具等。但是,量熱技術的真正誕生和發展是在18世紀中期以後。由於蒸汽機的發明和應用,使生產力得以極大地提高,又刺激和推動了量熱技術的發展,同時熱力學也被建立和發展起來。熱力學的理論研究需要實驗驗證,這又促進了量熱技術的發展 [1] 
★ 1824年,卡諾提出了卡諾定理和卡諾循環,已經有熱和熱效率的測定。
★ 1840~1851年間,焦耳通過多種多樣實驗,測定了熱功當量。
★ 在熱力學第一定律中,凝聚了量熱技術的結晶。
★ 傳熱學的傳導、對流、輻射三大熱交換定律,其誕生和發展更離不開量熱技術。傳熱學又為量熱技術提供了理論基礎。
★ 作為量熱技術的一個應用——熱分析,不僅成為化學分析的一個重要方法,也是多學科通用的技術。

量熱技術技術的現狀

由於量熱技術在生產和科學研究中的重要作用,其受到了世界各國的重視 [1] 
國際上設有作為IUPAC的物理化學部分的熱化學和熱力學委員會和熱分析學會。許多國家也成立有專業性委員會,我國也成立”中國化學學會化學熱力學和熱分析專業委員會”。
美國在量熱技術上最為活躍,二次大戰後就召開了全國性的卡計會議,以後每年一次,並做了許多工作,如建立温度標準、研製了標準卡計(冰卡計)、實現測試自動化、數據編集等。
前蘇聯以表面化學的熱研究居長,英國在反應卡計上有所建樹,日本側重於DTA的開發使用。
目前,這方面相關的國際會議主要有:國際量熱會議(The Calorimetry Conference)、國際化學熱力學會議(ICCT)、國際熱分析和量熱會議(ICTAC)。

量熱技術現有量熱儀

量熱技術同步熱分析儀

同步熱分析儀 同步熱分析儀
樣品量:1~50mg; [3] 
靈敏度:2~10W/kg;
温升範圍:RT~1650℃;
温升速率:0.1~50℃/min;
氣氛:惰性、反應性;
類型:熱阱,理想熱流;
特點:熱流數據與熱重數據同時記錄;
多種坩堝可選;
可通反應性氣體;

量熱技術高壓差示掃

高壓差示掃描量熱儀 高壓差示掃描量熱儀
樣品量:1~50mg; [4] 
靈敏度:2~10W/kg;
温升範圍:RT~600℃;
温升速率:0.1~50℃/min;
類型:加熱功率補償,理想熱流;
特點:常壓~15MPa壓力下量熱;
多種坩堝可選;
可通反應性氣體;

量熱技術微量熱儀

微量熱儀(C80/C600) 微量熱儀(C80/C600)
樣品量:0.5~3g; [5] 
靈敏度:0.1W/kg;
温升範圍:RT~300(600)℃;
温升速率:0.01~2℃/min;
類型:熱阱,理想熱流

量熱技術快速掃描

快速掃描量熱儀(RSD) 快速掃描量熱儀(RSD)
樣品量:0.5~3mg; [1] 
温度精度:0.01℃;
温升範圍:RT~400℃;
壓力範圍:0~160bars;
温升速率:0~10℃/min;
類型:熱阱,理想熱流;

量熱技術自加速量熱儀

自加速量熱儀(ARC) 自加速量熱儀(ARC)
樣品量:0.5~3g; [1] 
温度精度:0.01℃;
温升範圍:RT~500℃;
壓力範圍:0~200bars;
温升跟蹤速率:20℃/min(標準);100℃/min(快速)
類型:温度補償絕熱;

量熱技術絕熱杜瓦

絕熱杜瓦 絕熱杜瓦
樣品量:100~1000g; [1] 
靈敏度:取決於杜瓦瓶容積和質量;
參考資料
  • 1.    胡芃, 陳則韶. 量熱技術和熱物性測定-第2版[M]. 中國科學技術大學出版社, 2009.
  • 2.    温德才, 劉義. 量熱技術在生命科學中的應用[J]. 自然雜誌, 1999(1):37-41.
  • 3.    佚名. 同步熱分析儀[J]. 中國材料科技與設備, 2013(1):92-92.
  • 4.    鄭竹涵. 高壓差示掃描量熱儀:藻酸鹽和魚油氧化穩定性測量技術[J]. 中國食品, 2011, No.587(19):28-28.
  • 5.    李中發, 梁先宇, 蔡谷明,等. 微型量熱儀智能化研究[C]// 04'中國企業自動化和信息化建設論壇暨中南六省區自動化學會學術年會專輯. 2004.