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微热量计是一种灵敏的热设备,用于测量单个粒子或光子(光的基本粒子)的能量。它是量热计的一种类型,是测量样品中物理或化学反应释放的热量的仪器。微热量计在天体物理学中用于测量X射线光子的能量来自太空。一个相关的装置,等温微量热计,被用于生物化学和相关领域,以检测低温下微小的能量变化。科学家拿着烧杯。能量守恒定律是物理学的一个基本定律,指出能量不能被创造或破坏,它只能转化为其他形式。微热量计基于这一原理工作。物理相互作用或化学反应产生的能量转化为系统内部的热量,通过测量由此产生的热量变化,可以推断出相互作用的能量。天体物理学中使用的微热量计由三个主要组成部分组成:吸收器,散热器和热敏电阻。当X射线光子击中吸收器时,能量被转移到吸收材料的一个原子中的一个电子。这个能量使电子被激发-它从原子核跳得更远,并脱离轨道。吸收器中的其他电子可能会被这个松散的电子激发到更小的程度,上升到各自原子周围的高能量轨道。当被激发的电子回到基态或最低能量状态时,释放的能量即原子周围的稳定轨道。在这个过程中释放的能量是守恒的,并转化为热量,使吸收塔中的温度上升很小。吸收塔中的温度计装置被称为热敏电阻来检测这种温度变化然后热量流入散热器,使吸收器恢复到原来的温度。通过测量X射线冲击引起的温度变化,可以计算出X射线的原始能量。等温式微量热计的工作原理大致相同,虽然它是用来测量化学相互作用而不是光子能量的。这个装置由一个热沉和一个封闭的反应容器组成,在这个容器中发生化学反应。热沉确保反应容器保持在恒定的温度,以便进行精确的测量。当化学反应发生时,一定量的能量以热的形式释放或被吸收,引起温度的变化,这种变化由微量热计记录。等温微量热计在物理化学、生物化学和,还有制药工业,因为它们提供了一种高度灵敏的方法来分析反应中的热流。微热计必须在低温下工作,这样它们所测量的热量的微小变化才能被记录下来。例如,天体物理学中使用的装置保持在接近绝对零度的温度下,甚至在这个温度下由单个光子的撞击所引起的热能的微小变化可以被检测到,等温式微量热计并不是极端的,但是仍然保持在比宏观量热计低得多的温度下。
  • 发表于 2020-09-18 05:04
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  • 分类:科学教育

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