المسعر

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Calorimeter" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (November 2017) (Learn how and when to remove this message)

المسعر هو جهاز يستخدم في قياس الحرارة ، أو عملية قياس حرارة التفاعلات الكيميائية أو التغيرات الفيزيائية وكذلك السعة الحرارية . تعد أجهزة قياس الحرارة التفاضلية، وأجهزة قياس الحرارة الدقيقة المتساوية الحرارة، وأجهزة قياس الحرارة بالمعايرة وأجهزة قياس الحرارة ذات المعدل المتسارع من بين أكثر الأنواع شيوعًا. يتكون المسعر البسيط من ميزان حرارة متصل بحاوية معدنية مليئة بالماء معلقة فوق غرفة الاحتراق. إنه أحد أجهزة القياس المستخدمة في دراسة الديناميكا الحرارية والكيمياء والكيمياء الحيوية.

لإيجاد التغير في المحتوى الحراري لكل مول من مادة A في تفاعل بين مادتين A وB، تُضاف المادتان بشكل منفصل إلى مسعر حراري وتُدون درجات الحرارة الأولية والنهائية (قبل بدء التفاعل وبعد انتهائه). يُعطي ضرب التغير في درجة الحرارة في الكتلة والسعة الحرارية النوعية للمواد قيمة للطاقة المنبعثة أو الممتصة أثناء التفاعل. يُعطي قسمة التغير في الطاقة على عدد مولات A الموجودة التغير في المحتوى الحراري للتفاعل.

$${\displaystyle q=C_{\text{v}}(T_{f}-T_{i})}$$ حيث q هي كمية الحرارة وفقًا للتغير في درجة الحرارة المقاسة بالجول و C _v هي السعة الحرارية للمسعر وهي قيمة مرتبطة بكل جهاز فردي بوحدات الطاقة لكل درجة حرارة (جول/كلفن).

في عام 1761 قدم جوزيف بلاك فكرة الحرارة الكامنة التي أدت إلى إنشاء أول أجهزة قياس السعرات الحرارية الجليدية. ^[1] في عام 1780، استخدم أنطوان لافوازييه الحرارة الناتجة عن تنفس خنزير غينيا لإذابة الثلج المحيط بجهازه، مما يدل على أن تبادل الغاز التنفسي هو احتراق، على غرار احتراق شمعة. ^[2] أطلق لافوازييه على هذا الجهاز اسم جهاز قياس السعرات الحرارية، استنادًا إلى كل من الجذور اليونانية واللاتينية. تم استخدام أحد أول أجهزة قياس السعرات الحرارية الجليدية في شتاء عام 1782 بواسطة لافوازييه وبيير سيمون لابلاس، والتي اعتمدت على الحرارة المطلوبة لإذابة الجليد إلى ماء لقياس الحرارة المنبعثة من التفاعلات الكيميائية. ^[3]

المسعر الحراري الأدياباتي هو مسعر حراري يستخدم لفحص التفاعل الجامح. نظرًا لأن المسعر الحراري يعمل في بيئة أدياباتية، فإن أي حرارة تولدها عينة المادة قيد الاختبار تتسبب في زيادة درجة حرارة العينة، وبالتالي تغذية التفاعل.

لا يوجد مقياس حراري معزول حراريًا بالكامل - حيث تفقد العينة بعض الحرارة إلى حامل العينة. يمكن استخدام عامل تصحيح رياضي، يُعرف باسم عامل phi، لضبط النتيجة الحرارية لمراعاة هذه الخسائر الحرارية. عامل phi هو نسبة الكتلة الحرارية للعينة وحامل العينة إلى الكتلة الحرارية للعينة وحدها.

مقياس حرارة التفاعل هو مقياس حرارة يبدأ فيه تفاعل كيميائي داخل حاوية معزولة مغلقة. يتم قياس حرارة التفاعل ويتم الحصول على الحرارة الكلية من خلال دمج تدفق الحرارة مقابل الوقت. هذا هو المعيار المستخدم في الصناعة لقياس الحرارة حيث تم تصميم العمليات الصناعية للعمل في درجات حرارة ثابتة. ^{[ بحاجة لمصدر ]} يمكن أيضًا استخدام مقياس حرارة التفاعل لتحديد أقصى معدل لإطلاق الحرارة لهندسة العمليات الكيميائية وتتبع الحركية العالمية للتفاعلات. هناك أربع طرق رئيسية لقياس الحرارة في مقياس حرارة التفاعل:

تتحكم سترة التبريد/التدفئة إما في درجة حرارة العملية أو درجة حرارة السترة. يتم قياس الحرارة من خلال مراقبة الفرق في درجة الحرارة بين سائل نقل الحرارة وسائل العملية. بالإضافة إلى ذلك، يجب تحديد أحجام التعبئة (أي المساحة المبللة)، والحرارة النوعية، ومعامل نقل الحرارة للوصول إلى قيمة صحيحة. من الممكن باستخدام هذا النوع من المسعرات الحرارية إجراء تفاعلات عند الارتداد، على الرغم من أنه أقل دقة.

تتحكم سترة التبريد/التدفئة في درجة حرارة العملية. يتم قياس الحرارة من خلال مراقبة الحرارة المكتسبة أو المفقودة بواسطة سائل نقل الحرارة.

يستخدم تعويض الطاقة سخانًا يوضع داخل الوعاء للحفاظ على درجة حرارة ثابتة. يمكن تغيير الطاقة المزودة لهذا السخان حسب متطلبات التفاعلات، ويتم الحصول على إشارة القياس الحراري بشكل بحت من هذه الطاقة الكهربائية.

يتم اشتقاق قياس السعرات الحرارية ذات التدفق الثابت (أو COFLUX كما يُطلق عليه غالبًا) من قياس السعرات الحرارية المتوازنة ويستخدم آليات تحكم متخصصة للحفاظ على تدفق حراري ثابت (أو تدفق) عبر جدار الوعاء.

المسعر الحراري القنبلي هو نوع من المسعرات الحرارية ذات الحجم الثابت المستخدمة في قياس حرارة احتراق تفاعل معين. يجب أن تتحمل المسعرات الحرارية القنبلية الضغط الكبير داخل المسعر الحراري أثناء قياس التفاعل. تُستخدم الطاقة الكهربائية لإشعال الوقود؛ فمع احتراق الوقود، سيسخن الهواء المحيط، الذي يتمدد ويتسرب عبر أنبوب يقود الهواء إلى خارج المسعر الحراري. عندما يتسرب الهواء عبر الأنبوب النحاسي، فإنه سيسخن أيضًا الماء خارج الأنبوب. يسمح التغير في درجة حرارة الماء بحساب محتوى السعرات الحرارية للوقود.

في تصميمات المسعرات الحرارية الأحدث، يتم غمر القنبلة بالكامل، تحت ضغط زائد من الأكسجين النقي (عادةً عند 30 ضغط جوي قياسي (3000 كيلو باسكال)) وتحتوي على كتلة موزونة من العينة (عادةً 1-1.5 جرام) وكمية صغيرة ثابتة من الماء (لتشبع الغلاف الجوي الداخلي، وبالتالي ضمان أن كل الماء الناتج سائل، وإزالة الحاجة إلى تضمين المحتوى الحراري للتبخر في الحسابات)، تحت حجم معروف من الماء (حوالي 2000 مل) قبل إشعال الشحنة كهربائيًا. تشكل القنبلة، مع الكتلة المعروفة للعينة والأكسجين، نظامًا مغلقًا - لا تهرب أي غازات أثناء التفاعل. ثم يتم إشعال المتفاعل الموزون الموجود داخل الحاوية الفولاذية. يتم إطلاق الطاقة عن طريق الاحتراق ويتدفق الحرارة من خلال جدار الفولاذ المقاوم للصدأ، وبالتالي رفع درجة حرارة القنبلة الفولاذية ومحتوياتها والغلاف المائي المحيط. ثم يتم قياس التغير في درجة الحرارة في الماء بدقة باستخدام ميزان حرارة. تُستخدم هذه القراءة، إلى جانب عامل القنبلة (الذي يعتمد على السعة الحرارية لأجزاء القنبلة المعدنية)، لحساب الطاقة المنبعثة من احتراق العينة. يتم إجراء تصحيح صغير لمراعاة مدخلات الطاقة الكهربائية، وفتيل الاحتراق، وإنتاج الحمض (عن طريق معايرة السائل المتبقي). بعد قياس ارتفاع درجة الحرارة، يتم إطلاق الضغط الزائد في القنبلة.

في جوهره، يتكون مقياس السعرات الحرارية للقنبلة من كوب صغير يحتوي على العينة والأكسجين وقنبلة من الفولاذ المقاوم للصدأ والماء ومحرك ومقياس حرارة ووعاء ديوار أو وعاء عازل (لمنع تدفق الحرارة من مقياس السعرات الحرارية إلى المناطق المحيطة) ودائرة إشعال متصلة بالقنبلة. باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ للقنبلة، سيحدث التفاعل دون ملاحظة أي تغيير في الحجم. ^[4]

نظرًا لعدم وجود تبادل حراري بين المسعر والمحيط (Q = 0) (أدياباتي)، لا يتم تنفيذ أي عمل (W = 0)

وبالتالي فإن التغير الكلي في الطاقة الداخلية

${\displaystyle \Delta E_{\text{total}}=Q+W=0}$

كما أن التغير الكلي في الطاقة الداخلية

${\displaystyle \Delta E_{\text{total}}=\Delta E_{\text{system}}+\Delta E_{\text{surroundings}}=0}$

${\displaystyle \Delta E_{\text{system}}=-\Delta E_{\text{surroundings}}=-C_{\text{v}}\Delta T}$

(حجم ثابت )${\displaystyle \mathrm {d} V=0}$

أين السعة الحرارية للقنبلة؟ ${\displaystyle C_{\text{v}}}$

قبل أن يتم استخدام القنبلة لتحديد حرارة احتراق أي مركب، يجب معايرتها. يمكن تقدير قيمة${\displaystyle C_{\text{v}}}$

${\displaystyle C_{\text{v(calorimeter)}}=m_{\text{water}}C_{\text{v(water)}}+m_{\text{steel}}C_{\text{v(steel)}}}$

${\displaystyle m_{\text{water}}}$ويمكن قياسها؛${\displaystyle m_{\text{steel}}}$

${\displaystyle C_{\text{v(water)}}=1{\text{ cal g}}^{-1}{\text{ K}}^{-1}}$

${\displaystyle C_{\text{v(steel)}}=0.1{\text{ cal g}}^{-1}{\text{ K}}^{-1}}$

في المختبر، يتم تحديد ذلك عن طريق تشغيل مركب ذي قيمة حرارة احتراق معروفة:${\displaystyle C_{\text{v}}}$${\displaystyle C_{\text{v}}={H_{\text{c}} \over \Delta T}}$

المركبات الشائعة هي حمض البنزويك ( ) أو حمض البارا-ميثيل البنزويك ( ). ${\displaystyle H_{\text{c}}=6318{\text{ cal/g}}}$${\displaystyle H_{\text{c}}=6957{\text{ cal/g}}}$

يتم تسجيل درجة الحرارة ( T ) كل دقيقة و${\displaystyle \Delta T=T_{\text{final}}-T_{\text{initial}}}$

هناك عامل صغير يساهم في تصحيح إجمالي حرارة الاحتراق وهو سلك الصمامات. غالبًا ما يتم استخدام سلك الصمامات المصنوع من النيكل وله حرارة احتراق: 981.2  كالوري/جرام.

من أجل معايرة القنبلة،  يتم وزن كمية صغيرة (~ 1 جرام) من حمض البنزويك، أو حمض البارا ميثيل بنزويك. يتم وزن طول سلك فتيل النيكل (~ 10 سم) قبل وبعد عملية الاحتراق. كتلة سلك الفتيل المحروق${\displaystyle \Delta m=m_{\text{before}}-m_{\text{after}}}$

احتراق العينة (حمض البنزويك) داخل القنبلة

${\displaystyle \Delta H_{c}=\Delta H_{\ce {c(benzoic\ acid)}}m_{\ce {benzoic\ acid}}+\Delta H_{\ce {c(Ni\ fuse\ wire)}}\Delta m_{\ce {Ni\ fuse\ wire}}}$

${\displaystyle \Delta H_{\text{c}}=C_{\text{v}}\Delta T\ \rightarrow C_{\text{v}}={\Delta H_{\text{c}} \over \Delta T}}$

بمجرد تحديد قيمة القنبلة، تصبح القنبلة جاهزة للاستخدام لحساب حرارة احتراق أي مركبات بواسطة ${\displaystyle C_{\text{v}}}$

${\displaystyle \Delta H_{\text{c}}=C_{\text{v}}\Delta T}$^{[5] [6]}

الضغط العالي وتركيز O
₂في نظام القنبلة، يمكن أن تصبح بعض المركبات غير القابلة للاشتعال قابلة للاشتعال. بعض المواد لا تحترق بالكامل، مما يجعل الحسابات أكثر صعوبة حيث يجب أخذ الكتلة المتبقية في الاعتبار، مما يجعل الخطأ المحتمل أكبر بكثير ويعرض البيانات للخطر.

عند العمل مع المركبات التي ليست قابلة للاشتعال (والتي قد لا تحترق تمامًا)، فإن أحد الحلول هو خلط المركب مع بعض المركبات القابلة للاشتعال بحرارة احتراق معروفة وصنع منصة نقالة من الخليط. بمجرد معرفة حرارة${\displaystyle C_{\text{v}}}$ القنبلة، يمكن حساب حرارة احتراق المركب القابل للاشتعال ( C _FC )، والسلك ( C _W ) والكتل ( m _FC و m _W )، والتغير في درجة الحرارة (Δ T )، وحرارة احتراق المركب الأقل قابلية للاشتعال ( C _LFC ) باستخدام:

C _LFC = C _v Δ T − C _FC m _FC − C _W m _W ^{[7] [ فشل التحقق ]}

يعتمد الكشف على مستشعر مقياس التدفق ثلاثي الأبعاد . يتكون عنصر مقياس التدفق من حلقة من عدة أزواج حرارية متصلة على التوالي. يحيط المصفوفة الحرارية المقابلة ذات الموصلية الحرارية العالية بالمساحة التجريبية داخل الكتلة الحرارية. يضمن الترتيب الشعاعي للمصفوفات الحرارية تكاملًا شبه كامل للحرارة. يتم التحقق من ذلك من خلال حساب نسبة الكفاءة التي تشير إلى أن متوسط ​​قيمة 94٪ ± 1٪ من الحرارة تنتقل عبر المستشعر على النطاق الكامل لدرجة حرارة المسعر الحراري من نوع كالفيت. في هذا الإعداد، لا تتأثر حساسية المسعر الحراري بالبوتقة أو نوع غاز التطهير أو معدل التدفق . تتمثل الميزة الرئيسية للإعداد في زيادة حجم الوعاء التجريبي وبالتالي حجم العينة، دون التأثير على دقة القياس الحراري.

إن معايرة أجهزة الكشف عن السعرات الحرارية هي أحد المعايير الأساسية ويجب إجراؤها بعناية شديدة. بالنسبة لأجهزة الكشف عن السعرات الحرارية من نوع كالفيت، تم تطوير معايرة محددة، تسمى تأثير جول أو المعايرة الكهربائية، للتغلب على جميع المشاكل التي تواجهها المعايرة التي تتم باستخدام مواد قياسية. المزايا الرئيسية لهذا النوع من المعايرة هي كما يلي:

• إنه معايرة مطلقة.
• لا يلزم استخدام مواد قياسية للمعايرة. يمكن إجراء المعايرة عند درجة حرارة ثابتة، في وضع التسخين وفي وضع التبريد.
• يمكن تطبيقه على أي حجم وعاء تجريبي.
• إنها معايرة دقيقة للغاية.

من الأمثلة على مقياس السعرات الحرارية من نوع كالفيت هو مقياس السعرات الحرارية C80 (مقياس السعرات الحرارية للتفاعل والحرارة المتساوية والمسح). ^[8]

يشار إليها أحيانًا باسم أجهزة قياس الضغط الثابت ، حيث تقيس أجهزة قياس الضغط الأدياباتية التغير في المحتوى الحراري للتفاعل الذي يحدث في المحلول والذي لا يُسمح خلاله بتبادل الحرارة مع المناطق المحيطة ( أدياباتي ) ويظل الضغط الجوي ثابتًا.

ومن الأمثلة على ذلك مسعر حراري على شكل كوب قهوة، وهو مصنوع من كوبين متداخلين من البوليسترين ، يوفران عزلًا عن البيئة المحيطة، وغطاء به فتحتان، مما يسمح بإدخال مقياس حرارة وقضيب تحريك. يحتوي الكوب الداخلي على كمية معروفة من المذيب، وعادة ما يكون الماء، والذي يمتص الحرارة من التفاعل. عندما يحدث التفاعل، يوفر الكوب الخارجي العزل . ثم

${\displaystyle C_{\text{p}}={\frac {W\Delta H}{M\Delta T}}}$

أين

${\displaystyle C_{\text{p}}}$الحرارة النوعية عند ضغط ثابت

${\displaystyle \Delta H}$, إنثالبي المحلول

${\displaystyle \Delta T}$, تغير في درجة الحرارة

${\displaystyle W}$كتلة المذيب

${\displaystyle M}$الكتلة الجزيئية للمذيب

إن قياس الحرارة باستخدام مسعر حراري بسيط، مثل مسعر فنجان القهوة، هو مثال على قياس الحرارة بالضغط الثابت، حيث يظل الضغط (الضغط الجوي) ثابتًا أثناء العملية. يستخدم قياس الحرارة بالضغط الثابت في تحديد التغيرات في المحتوى الحراري التي تحدث في المحلول. في ظل هذه الظروف، يكون التغير في المحتوى الحراري مساويًا للحرارة.

تعمل أجهزة قياس الحرارة التجارية بطريقة مماثلة. تقيس أجهزة قياس الحرارة شبه الكظرية (الأيزوبريبول) التغيرات في درجات الحرارة حتى 10-6 ^درجة  مئوية وتأخذ في الاعتبار فقدان الحرارة عبر جدران وعاء التفاعل إلى البيئة، وبالتالي، شبه كظرية. وعاء التفاعل عبارة عن قارورة ديوار مغمورة في حمام بدرجة حرارة ثابتة. يوفر هذا معدل تسرب حرارة ثابت يمكن تصحيحه من خلال البرنامج. يتم قياس السعة الحرارية للمتفاعلات (والوعاء) عن طريق إدخال كمية معروفة من الحرارة باستخدام عنصر تسخين (الجهد والتيار) وقياس التغير في درجة الحرارة.

تُستخدم أجهزة قياس الحرارة الأدياباتية بشكل شائع في أبحاث علوم المواد لدراسة التفاعلات التي تحدث عند ضغط وحجم ثابتين. وهي مفيدة بشكل خاص لتحديد السعة الحرارية للمواد، وقياس التغيرات في المحتوى الحراري للتفاعلات الكيميائية، ودراسة الخصائص الديناميكية الحرارية للمواد.

في جهاز قياس السعرات التفاضلية (DSC)، يتم قياس تدفق الحرارة إلى عينة - عادة ما تكون موجودة في كبسولة أو "وعاء" صغير من الألومنيوم - بشكل تفاضلي، أي عن طريق مقارنتها بالتدفق إلى وعاء مرجعي فارغ.

في DSC للتدفق الحراري ، يوضع كلا المقلاة على لوح صغير من مادة ذات مقاومة حرارية معروفة (معايرة) K. يتم رفع درجة حرارة المسعر خطيًا مع الوقت (المسح الضوئي)، أي معدل التسخين

د ت / د ت = β

يتم الحفاظ على ثبات هذه الخطية الزمنية. تتطلب هذه الخطية الزمنية تصميمًا جيدًا وتحكمًا جيدًا في درجة الحرارة (بالكمبيوتر). بالطبع، من الممكن أيضًا إجراء تجارب التبريد المتحكم فيها والتجارب الحرارية المتساوية.

تتدفق الحرارة إلى المقلاة بالتوصيل. يكون تدفق الحرارة إلى العينة أكبر بسبب سعتها الحرارية C _p . يؤدي الفرق في التدفق dq / dt إلى حدوث فرق صغير في درجة الحرارة Δ T عبر اللوح. يتم قياس هذا الفرق في درجة الحرارة باستخدام ترموكبل . يمكن تحديد السعة الحرارية من حيث المبدأ من هذه الإشارة:

${\displaystyle \Delta T=K{dq \over dt}=KC_{\text{p}}\,\beta }$

لاحظ أن هذه الصيغة (المكافئة لقانون نيوتن لتدفق الحرارة ) مماثلة لقانون أوم لتدفق الكهرباء، وأقدم بكثير من ذلك القانون:

Δ V = R​دكيو/د ت= ري .​

عندما يتم امتصاص الحرارة فجأة بواسطة العينة (على سبيل المثال، عندما تذوب العينة)، فإن الإشارة سوف تستجيب وتظهر ذروة.

${\displaystyle {dq \over dt}=C_{\text{p}}\beta +f(t,T)}$

ومن تكامل هذه الذروة يمكن تحديد محتوى الانصهار، ومن بدايته يمكن تحديد درجة حرارة الانصهار.

تعد تقنية المسح التفاضلي للسعرات الحرارية تقنية فعالة في العديد من المجالات، وخاصة في مجال توصيف البوليمر .

مقياس السعرات الحرارية التفاضلية المعدلة لدرجة الحرارة (MTDSC) هو نوع من DSC حيث يتم فرض تذبذب صغير على معدل التسخين الخطي.

وهذا له عدد من المزايا. فهو يسهل القياس المباشر لسعة الحرارة في قياس واحد، حتى في الظروف (شبه) المتساوية الحرارة. وهو يسمح بالقياس المتزامن لتأثيرات الحرارة التي تستجيب لمعدل تسخين متغير (عكسي) والتي لا تستجيب لمعدل التسخين المتغير (غير عكسي). وهو يسمح بتحسين كل من الحساسية والدقة في اختبار واحد من خلال السماح بمعدل تسخين متوسط ​​بطيء (تحسين الدقة) ومعدل تسخين سريع التغير (تحسين الحساسية). ^[9]

يمكن أيضًا استخدام DSC كأداة فحص أمان أولية. في هذا الوضع، سيتم وضع العينة في بوتقة غير تفاعلية (غالبًا من الذهب أو الفولاذ المطلي بالذهب)، والتي ستكون قادرة على تحمل الضغط (عادةً ما يصل إلى 100 بار ). يمكن بعد ذلك استخدام وجود حدث طارد للحرارة لتقييم استقرار المادة للحرارة. ومع ذلك، نظرًا لمجموعة من الحساسية الضعيفة نسبيًا، ومعدلات المسح الأبطأ من المعتاد (عادةً 2-3 درجات مئوية في الدقيقة) بسبب البوتقة الأثقل بكثير، وطاقة التنشيط غير المعروفة ، فمن الضروري خصم حوالي 75-100 درجة مئوية من البداية الأولية للحدث الطارد للحرارة الملحوظ للإشارة إلى أقصى درجة حرارة للمادة. يمكن الحصول على مجموعة بيانات أكثر دقة من مقياس السعرات الحرارية الأدياباتي، ولكن قد يستغرق مثل هذا الاختبار من 2 إلى 3 أيام من المحيط بمعدل زيادة 3 درجات مئوية لكل نصف ساعة.

في مسعر المعايرة المتساوي الحرارة ، تُستخدم حرارة التفاعل لمتابعة تجربة المعايرة. وهذا يسمح بتحديد نقطة المنتصف ( القياسات الجزيئية ) (N) للتفاعل بالإضافة إلى المحتوى الحراري (دلتا H) والإنتروبيا (دلتا S) والأهم من ذلك هو تقارب الارتباط (Ka).

تكتسب هذه التقنية أهمية خاصة في مجال الكيمياء الحيوية ، لأنها تسهل تحديد ارتباط الركيزة بالإنزيمات . تُستخدم هذه التقنية بشكل شائع في صناعة الأدوية لتحديد الأدوية المرشحة المحتملة.

يعد مقياس الحرارة المستمر للتفاعل مناسبًا بشكل خاص للحصول على معلومات ترموديناميكية لتوسيع نطاق العمليات المستمرة في المفاعلات الأنبوبية. وهذا مفيد لأن الحرارة المنبعثة يمكن أن تعتمد بشدة على التحكم في التفاعل، وخاصة للتفاعلات غير الانتقائية. باستخدام مقياس الحرارة المستمر للتفاعل، يمكن تسجيل ملف تعريف درجة الحرارة المحوري على طول المفاعل الأنبوبي ويمكن تحديد الحرارة النوعية للتفاعل عن طريق موازنات الحرارة والمعلمات الديناميكية القطاعية. يجب أن يتكون النظام من مفاعل أنبوبي وأنظمة جرعات وسخانات أولية وأجهزة استشعار درجة الحرارة ومقاييس التدفق.

في أجهزة قياس تدفق الحرارة التقليدية، يتم إضافة مادة متفاعلة واحدة بشكل مستمر بكميات صغيرة، على غرار عملية شبه الدفعة، من أجل الحصول على تحويل كامل للتفاعل. وعلى النقيض من المفاعل الأنبوبي، يؤدي هذا إلى أوقات إقامة أطول وتركيزات مختلفة للمواد وأنماط درجة حرارة أكثر تسطحًا. وبالتالي، يمكن التأثير على انتقائية التفاعلات غير المحددة جيدًا. يمكن أن يؤدي هذا إلى تكوين منتجات ثانوية أو منتجات متتالية تعمل على تغيير حرارة التفاعل المقاسة، حيث تتشكل روابط أخرى. يمكن العثور على كمية المنتج الثانوي أو المنتج الثانوي عن طريق حساب العائد للمنتج المطلوب.

إذا كانت حرارة التفاعل المقاسة في مقياس تدفق الحرارة (HFC) ومقياس تدفق الحرارة (PFR) تختلف، فمن المحتمل أن تكون بعض التفاعلات الجانبية قد حدثت. على سبيل المثال، يمكن أن تكون ناجمة عن درجات حرارة وأوقات إقامة مختلفة. يتكون Qr المقاس بالكامل من إنثالبيات تفاعل متداخلة جزئيًا (ΔHr) للتفاعلات الرئيسية والجانبية، اعتمادًا على درجات تحويلها (U).

يمكن استخدام أجهزة قياس السعرات الحرارية لقياس كفاءة عمليات تحويل الطاقة الحرارية الأرضية. ومن خلال قياس مدخلات ومخرجات الحرارة في العملية، يمكن للمهندسين تحديد مدى فعالية المصنع في تحويل الطاقة الحرارية الأرضية إلى كهرباء قابلة للاستخدام أو أشكال أخرى من الطاقة.

يمكن لأجهزة قياس الحرارة أيضًا مراقبة جودة البخار المستخرج من الموارد الحرارية الأرضية. من خلال تحليل محتوى الحرارة في البخار، يمكن للمهندسين التأكد من أن الموارد تلبي المواصفات المطلوبة لإنتاج الطاقة بكفاءة. ^[10]

• المحتوى الحراري
• حرارة
• السعرات الحرارية
• حرارة الاحتراق
• ثابت المسعر
• مقياس حرارة التفاعل
• المسعر (فيزياء الجسيمات)

^[1]

• مقاييس الحرارة المتساوية للبطاريات - المختبر الوطني للطاقة المتجددة
• ورقة حقائق: أجهزة قياس السعرات الحرارية للبطاريات المتساوية الحرارة، المختبر الوطني للطاقة المتجددة ، مارس 2015
• مفاعلات Fluitec Contiplant المستمرة
• مقياس حرارة تفاعل مستمر بمقياس مللي ثانية للتوسع المباشر في كيمياء التدفق مجلة كيمياء التدفق https://doi.org/10.1007/s41981-021-00204-y
• قياس السعرات الحرارية للتفاعلات في وضع التدفق المستمر. نهج جديد للتصنيف الحراري للتفاعلات عالية الطاقة والسريعة https://doi.org/10.1021/acs.oprd.0c00117