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. 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 el calorímetro, 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 el calor 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 reactivas se 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 mismas circunstancias. De esta forma, solo hay que sumar al agua la cantidad de equivalentes.
El nombre del calorímetro se debe a Antoine Lavoisier. En 1780, utilizó un conejillo de indias en sus experimentos con este dispositivo para medir la producción de calor. El calor de la respiración del conejillo de indias fundía la nieve que rodeaba el calorímetro, mostrando que el intercambio de gas respiratorio es una combustión, similar a una vela encendida.
Calorímetro de carga seca
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.
Nueva precisión en cargas y conectores desarrollados en los años 60 llevaron a una nueva generación de calorímetros coaxiales con mejor rendimiento e incertidumbre debajo de 0,5 % para frecuencias mayores de los 8 GHz.
Los calorímetros operan a niveles de potencia entre 100 mW y 10 W respectivamente.
La carga de un calorímetro es un elemento crítico. Es deseable que ésta pueda ser acoplada eléctricamente y que tenga un muy pequeño error de equivalencia, que es igual a la rf disipada y a la potencia dc que pueden producir la misma lectura de temperatura.
Componentes esenciales:
- la carga donde la potencia es disipada.
- línea de transmisión aislada isotérmicamente la cual conecta la entrada a la carga.
- un sensor de temperatura.
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