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熱量測定どのような研究と応用
の 熱量測定 それは化学的または物理的プロセスに関連するシステムのカロリー量の変化を決定する技術です。システムが熱を吸収または放出したときの温度変化の測定に基づいています。熱量計は、熱交換が関与する反応に使用される機器です。.
「コーヒーカップ」として知られているものは、このタイプの装置の最も単純な形です。その使用により、水溶液中で一定の圧力で行われる反応に含まれる熱の量が測定される。カップタイプのコーヒー熱量計は、ビーカーに入れられたポリスチレン容器で構成されています.
ある程度の断熱性を与える同じ材料の蓋を備えたポリスチレン容器に水を入れる。さらに、容器には温度計とメカニカルスターラーがあります。.
この熱量計は、反応が水溶液中で起こるときに、反応が吸熱性であるか発熱性であるかに応じて、吸収または放出される熱の量を測定する。研究対象のシステムは試薬と製品で構成されています.
索引
- 1彼は何を勉強していますか？?
- 2カロリーメーターのカロリー容量
- 2.1比熱を計算するための熱量計の使用例
- 3熱量ポンプ
- 4種類の熱量計
- 4.1等温滴定熱量計（CTI）
- 4.2示差走査熱量計
- 5アプリケーション
- 5.1等温滴定熱量測定の使用
- 5.2示差走査熱量測定の使用
- 6参考文献
彼は何を勉強しますか?
熱量測定は、化学反応に関連する熱エネルギーと、それがその変数を決定するためにどのように使用されるかとの関係を研究します。研究分野におけるその応用はこれらの方法の範囲を正当化する.
熱量計のカロリー容量
この容量は、熱量計によって吸収された熱の量を温度の変化で割ることによって計算されます。この変動は、発熱反応で放出される熱の積です。
熱量計によって吸収される熱量+溶液によって吸収される熱量
変動は、温度変化を測定することによって既知の量の熱を加えることによって決定することができる。カロリー容量のこの決定のために安息香酸が通常使用される。なぜなら、その燃焼熱は既知であるからである（３，２２７ｋＪ ／モル）。.
あなたはまた、電流を通して熱を加えることによってカロリー容量を決定することができます.
例 比熱を計算するための熱量計の使用
９５ｇの金属棒を４００℃に加熱し、直ちに５００ｇの水で熱量計を取り、最初は２０℃にする。システムの最終温度は24℃です。金属の比熱を計算する.
Δｑ ＝ ｍ×ｃｅ×Δｔ
この表現では：
Δq=負荷変動.
m =質量.
ce =比熱.
Δｔ ＝温度変動.
水によって得られる熱は金属棒から放出される熱に等しい.
この値は、銀の特定のヒートテーブル（234 J / kgºC）に表示される値と似ています。.
それで、熱量測定の応用の一つは材料の同定のための協力です。.
熱量ポンプ
それはポンプとして知られている鋼鉄容器から成り、この容器で起こる反応の間に起こるかもしれない高圧に耐えます。この容器は反応を開始するために点火回路に接続されています.
ポンプは水の入った大きな容器に浸されています。その機能は反応中にポンプで発生する熱を吸収することで、温度の変動を小さくします。水容器は温度計とメカニカルスターラーを備えています.
エネルギー変化は実質的に一定の体積と温度で測定されるので、ポンプで起こる反応については何の作業も行われません。.
ΔE= q
ΔＥは反応中の内部エネルギーの変化であり、ｑはこれで発生する熱である。.
熱量計の種類
等温滴定熱量計（CTI）
熱量計には2つのセルがあります。1つはサンプルが配置され、もう1つは参照用のセル、通常は水が配置されます。.
セル間で発生する温度差は、サンプルのセル内で発生する反応によって、セルの温度を均一にするために熱を注入するフィードバックシステムによって相殺されます。.
このタイプの熱量計は、高分子とそれらの配位子の間の相互作用を追跡することを可能にします。.
示差走査熱量計
この熱量計にはCTIと同じ2つのセルがありますが、時間の関数としての材料の変化に関連する温度と熱流を決定することができる装置があります。.
この技術はタンパク質と核酸の折りたたみ、そしてそれらの安定化についての情報を与えます。.
アプリケーション
-熱量測定は化学反応で起こる熱交換を決定することを可能にし、このメカニズムをより明確に理解することを可能にします.
-材料の比熱を決定することによって、熱量測定はその識別に役立つデータを提供します。.
-熱量測定は明確なサンプルを必要としないという事実と相まって、反応の熱変化と反応物の濃度との間に正比例があるので、この技術は複雑なマトリックス中に存在する物質の濃度を決定するために使用できる。.
-化学工学の分野では、熱量測定は安全性のプロセスだけでなく、最適化プロセス、化学反応、および操作ユニットのさまざまな分野で使用されています。.
等温滴定熱量測定の使用
-それは酵素作用のメカニズムの確立において、そしてその動力学において協力する。この技術は、マーカーを必要とせずに、分子間の反応を測定し、結合親和性、化学量論、溶液中のエンタルピーおよびエントロピーを決定することができる。.
-ナノ粒子とタンパク質との相互作用を評価し、他の分析方法と組み合わせて、タンパク質の立体配座変化を記録するための重要なツールです。.
-それは食物と作物の保全に応用があります.
-食品の保存に関しては、あなたはその劣化と貯蔵寿命（微生物活性）を決定することができます。あなたは異なる食品保存方法の効率を比較することができます、そしてあなたは防腐剤の最適な量を決定することができます、そして同様に包装管理の低下.
-野菜作物に関しては、種子の発芽を研究することができます。水中にありそして酸素の存在下にあるので、それらは等温熱量計で測定できる熱を放出する。それは種子の年齢と不適切な貯蔵を調べて、温度、pHまたは異なる化学物質の変化に直面したときのそれらの成長速度を調べます。.
-最後に、それは土壌の生物学的活性を測定することができます。さらに、それは病気を検出することができます.
示差走査熱量測定の使用
-等温熱量測定と共に、タンパク質とそれらのリガンドとの相互作用、アロステリック相互作用、タンパク質の折り畳みおよびそれらの安定化のメカニズムを研究することを可能にした。.
-分子結合イベント中に放出または吸収される熱を直接測定できます.
-示差走査熱量測定は、試料中に生じるカロリーエネルギーの取り込みを直接確立するための熱力学的手段である。これにより、タンパク質分子の安定性を阻害する要因を分析することができます。.
-彼はまた核酸フォールディング転移の熱力学を研究しています。この技術は単離されそして他の脂質に結合されたリノール酸の酸化安定性の決定を可能にする。.
-この技術は、医薬品ナノソリッドの定量化やナノ構造脂質トランスポーターの熱的キャラクタリゼーションに応用されています。.
参考文献
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- 生物科学クレデンシャルのためのコミュニティカレッジコンソーシアム。 （2014年7月7日）コーヒーカップ熱量計[図データ] 2018年6月7日、commons.wikimedia.orgから取得しました