Bomba kalorimetresi nedir?
Bomba kalorimetresi, yanma ısısını ölçmek için tasarlanmış bir cihazdır. Tepkime, kalorimetrenin ana bölümü olarak adlandırılan ve termal olarak yalıtılmış bir kapalı kapta gerçekleşir. Bu kapta, sabit sıcaklıkta tutulan bir dış kılıfla temas halindedir. Cihaz, sıcaklık ölçümü, ısıtma, soğutma ve karıştırma için bileşenler içerir ve bu parçalar, hassas kalorimetrik ölçümler yapmak için birlikte çalışır (1).
Kalorimetrenin ana kısmı genellikle su ile doldurulmuş, sıkıca kapanan bir kapağa sahip metal bir kaptan oluşur. Su ile doldurulan bölüm sürekli olarak belirli bir hızda karıştırılır. Bu düzenek içinde, reaktanların sabit hacim koşullarında tepkimeye girdiği, sağlam ve sızdırmaz bir reaktör olan analiz haznesi (kalorimetre bombası) bulunur. Tepkime, yanıcı maddenin oksijenle zenginleştirilmiş bir ortamda ateşlenmesiyle başlatılır.
Bomba kalorimetrenin tarihsel gelişimi:
Kalorimetri tarihi, 18. yüzyıla kadar uzanır ve bilim insanlarının ısıyı ölçülebilir bir enerji formu olarak keşfetmesiyle şekillenmiştir. 1761 yılında Joseph Black, sıcaklık ile ısıyı birbirinden ayıran gizli ısı ve özgül ısı kavramlarını tanıtarak termodinamiğin temelini atmıştır. 1789 yılında ise Antoine Lavoisier ve Pierre Simon de Laplace, ilk kalorimetreyi geliştirmiştir (2). Bu buz kalorimetresi, bir kobayın solunumu sırasında açığa çıkan ısıyı ölçerek solunumun bir yanma süreci olduğunu göstermiş ve ısının nicel incelenmesinde önemli bir dönüm noktası olmuştur.
1870’lerde Pierre Eugene Berthelot, ilk modern bomba kalorimetresini tanıtmıştır. Kimyasal reaksiyonlardaki ısının hassas bir şekilde ölçülmesi için tasarlanan bu cihaz, endotermik ve ekzotermik süreç kavramlarını da bilim dünyasına kazandırmıştır. Berthelot’un yeniliği, modern termokimyasal analizlerin temelini oluşturmuştur.
Kalorimetrelerin tasarımı, zamanla büyük ilerlemeler kaydetmiştir. 1920'lerin sonunda Masuo Kawakami, 110°C ile 1200°C arasındaki sıcaklıklarda ikili sıvı alaşımlarının karışım ısısını ölçebilen bir kalorimetre geliştirmiştir. 1939 yılında ise Kubaschewski ve Walter, 700°C'ye kadar çalışabilen adiyabatik reaksiyon kalorimetresi tasarlamış ve bu cihaz intermetalik bileşiklerin incelenmesine olanak tanımıştır. Bu tür gelişmeler, daha hassas ve yüksek sıcaklık deneyleri yapılmasını sağlamıştır.
1950’ler ve 1960’larda O.J. Kleppa, kalorimetrelerin performansını daha da ileriye taşımıştır. Geliştirdiği kuazi-adiyabatik kalorimetreler, daha hassas sıcaklık kontrolü ve yüksek duyarlılık sunmuştur. Ayrıca, erimiş tuz çalışmaları için mikro kalorimetreler tasarlamış ve bu cihazlarda gelişmiş yalıtım malzemeleri kullanarak performansı artırmıştır. Bu yenilikler, karmaşık kimyasal ve fiziksel sistemlerin incelenmesini mümkün kılmış ve kalorimetri alanını genişletmiştir (3).
Kalorimetrelerin bu sürekli evrimi, basit deneysel cihazlardan çıkarak bilim ve teknolojinin vazgeçilmez araçlarına dönüşmelerini sağlamıştır. Kalorimetri disiplinindeki bu ilerleme, bilimin gelişiminde ayrılmaz bir parça olmaya devam etmektedir.
Debye Technic olarak tasarladığımız ve ürettiğimiz ürünümüz Bomba Kalorimetre IC 210, kullanıcı dostu tasarımı ve yüksek hassasiyet kapasitesine sahiptir. IC210'a dair detaylı bilgiye ulaşmak için ürün sayfasını ziyaret edebilirsiniz
Referanslar
1. B. (2015). Dictionary of Energy, 41–81. doi:10.1016/b978-0-08-096811-7.50002-0
2. Wigmans, R. (2018). Introduction: Seventy years of calorimetry. In Calorimetry: Energy measurement in particle physics (2nd ed.). Oxford Academic. https://doi.org/10.1093/oso/9780198786351.003.0001
3. Meschel, S. V. (2020). A brief history of heat measurements by calorimetry with emphasis on the thermochemistry of metallic and metal-nonmetal compounds. Calphad, 68, 101714. doi:10.1016/j.calphad.2019.1017143-6.50064-3
Comments