Calorimetros

¿Qué es un calorímetro?

El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos.

Características de un calorímetro

Un calorímetro idealmente puede ser insensible a ladistribución espacial de las fuentes de calor dentro de él. Si este objetivo es alcanzado, entonces la potencia puede en principio ser medida a cualquier frecuencia por disipación en el calorímetro y determinar la correspondiente potencia dc que da la misma lectura que la potencia no conocida.

Por supuesto la tarea de diseñar un calorímetro que sea completamente insensible a la distribución decalor, no es posible y lo mejor que puede alcanzarse es construir un instrumento el cual tenga un factor de corrección conocido. Estos factores de corrección son evaluados por una combinación de mediciones y cálculos, tenemos la eficiencia efectiva. La eficiencia efectiva (e.e.) es un parámetro relativamente estable para más instrumentos y siendo adimensional es independiente del sistema deunidades usado. Para la mayor parte de los calorímetros la e.e. puede ser evaluada con una incertidumbre de 0,1% a 1 GHz, 0,2 % a 40 GHz y 0,5 % a 100 GHz.

Las correspondientes incertidumbres en los valores de la potencia absorbida rf o de microondas serán naturalmente un poco mayores que los dados, ya que dependen por ejemplo de los conectores.

Aunque el principio de medición de potencia por mediode sus efectos caloríficos es uno de los viejos métodos, los calorímetros actuales tienen sus orígenes en los desarrollos de los años 40 y 50.

Ventajas

• alta precisión.

• estabilidad de calibración.

Desventajas

• baja velocidad de respuesta.

• muy voluminosos.

Tipos de calorímetros

• estáticos.

• no estáticos.

• permanentes.

•pretérmicos.

Calorímetros comúnmente usados

• dry load calorimeter.

• microcalorímetro.

• calorímetro de flujo.

• calorímetro adiabático.

• calorímetro de cambio de estado.

El tipo de calorímetro de uso más extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en elcalorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del calorímetro (que también puede medirse utilizando una fuente corriente de calor), la cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente. Cuando la fuente de calor es un objeto caliente de temperatura conocida, el calor específico y elcalor latente pueden ir midiéndose según se va enfriando el objeto. El calor latente, que no está relacionado con un cambio de temperatura, es la energía térmica desprendida o absorbida por una sustancia al cambiar de un estado a otro, como en el caso de líquido a sólido o viceversa. Cuando la fuente de calor es una reacción química, como sucede al quemar un combustible, las sustancias reactivasse colocan en un envase de acero pesado llamado bomba. Esta bomba se introduce en el calorímetro y la reacción se provoca por ignición, con ayuda de una chispa eléctrica.

Los calorímetros suelen incluir su equivalente, para facilitar cálculos. El equivalente en agua del calorímetro es la masa de agua que se comportaría igual que el calorímetro y que perdería igual calor en las mismascircunstancias. De esta forma, sólo hay que sumar al agua la cantidad de equivalentes.

TIPOS

Calorímetro “Dry load”

En comparación con los instrumentos posteriores la precisión era muy modesta con una incertidumbre de 2% para la versión coaxial y 1 a 2,5% para las versiones de guía de ondas. No obstante, estos diseños establecieron la dirección general para los siguientes instrumentos....