Теоретичні відомості. У практиці калориметричних вимірювань теплоти згорання палива розрізняють два принципово різних підходи

У практиці калориметричних вимірювань теплоти згорання палива розрізняють два принципово різних підходи, а саме: при вимірюванні цієї характеристики для твердих і рідких горючих матеріалів здебільшого застосовують так звані калориметричні бомби, для газоподібних речовин – проточні калориметри.

Калориметричною бомбою називають внутрішню (реакторну) частину водяного калориметра, яка має вигляд міцної металевої порожньої всередині посудини, частини якої (основний корпус і кришка) щільно і міцно з’єднані. Спорядження бомби полягає у наступному: порцію досліджуваної речовини, маса якої вибирається таким чином, щоб наявний у середині посудини кисень міг забезпечити її повне згорання, разом з електричним запальним пристроєм розміщується у порожнині бомби. Таким чином споряджену бомбу розміщують у водяному калориметрі і витримують час, необхідний для вирівнювання температури у всіх частинах установки (води калориметра і компонентів реакторної частини). Після чого за допомогою запального пристрою спалюють речовину, знову чекають вирівнювання температури у частинах калориметра і фіксують її збільшення, яке відбулося внаслідок згорання досліджуваної проби речовини. Знаючи теплоємності складових калориметра і величину підвищення температури розраховують вимірювану теплоту згорання палива.

Описаний метод вимірювання теплоти згорання має наступні переваги: простота устаткування і проведення дослідів, доволі висока точність результатів вимірювання. До недоліків калориметричної бомби, у тому числі і таких, що не дозволяють його ефективно використати у лабораторному практикумі, слід віднести: тривалий час, необхідний для проведення кожного досліду (кілька годин); необхідність високої кваліфікації і ретельності персоналу, що проводить вимірювання, зокрема – при спорядженні бомби, практична неможливість дослідження газів.

Для вимірювання теплоти згорання газоподібного пального здебільшого використовують так звані проточні калориметри. Існує велика кількість конструкцій цих приладів. Не вдаючись тут до опису прикладів їх будови, зауважимо лише, що всі вони діляться на дві групи – абсолютні і відносні проточні калориметри. Перші – передбачають обчислення теплоти згорання досліджуваного пального на підставі точних даних про температури і повні теплоємності реагентів і продуктів згорання, другі – на підставі порівняння температурних умов горіння деякого еталонного і досліджуваного газів. На жаль ні ті, ні інші не можуть бути використаними в умовах лабораторного практикуму з фізики через високу вартість комплектуючих приладів і обладнання: для перших це - прецизійні термометри, манометри, витратоміри, а для других це – еталонний газ, прецизійні дозатори, манометри, термометри.

У цій роботі для вимірювання питомої теплоти згорання і газоподібного, і рідкого пального використовується проточний калориметр оригінальної конструкції, у якій поєднано переваги калориметричної бомби і проточного калориметра і значною мірою усунуто недоліки цих типів приладів.