熱量表、熱量計(jì),一般是發(fā)熱量測定儀器。熱量計(jì)由燃燒氧彈、內(nèi)筒、外簡、攪拌器溫度傳感器和試樣點(diǎn)火裝置、溫度測量裝置和控制系統(tǒng)以及水構(gòu)成。通用熱量計(jì)有恒溫式和絕熱式兩種,它們的量熱系統(tǒng)被包圍在充滿水的雙層夾套(外筒)中,它們的差別只在于外筒及附屬的自動(dòng)控溫裝置,其余部分無明顯區(qū)別。
熱量計(jì)有直接熱量計(jì)與間接熱量計(jì)。前者是對營養(yǎng)元素燃燒時(shí)所產(chǎn)生熱量的直接測定,或?qū)⑸矬w放入密閉的室內(nèi),測定散發(fā)熱量的裝置;后者是測定氣體交換,根據(jù)測定結(jié)果以算出能量代謝的裝置。Berthelot·M- ahler的型熱量計(jì)(bomb-calorimeter,也稱鐵筒熱量計(jì))是使?fàn)I養(yǎng)元素直接燃燒的設(shè)備,但此時(shí)對于蛋白質(zhì)必須作必要的訂正。Atwater·Rosa·Be- nedict的熱量計(jì),是讓人橫臥在金屬制造的室內(nèi),用水泵使水在室的四周循環(huán),測定循環(huán)水因人體散發(fā)的熱量而升高的溫度,同時(shí)還能測定氣體交換。間接熱量計(jì)主要儀器有Krogh或呼吸計(jì)的呼吸測定器和Be- nedict式呼吸測定裝置。為了收集呼吸的氣體,要使用所謂“Douglas袋”等。也有使用氣體分析儀進(jìn)行測量O2或CO2的方法。氣體分析儀有Haldane型分析儀及其改良型勞研式分析儀等。
熱量表、熱量計(jì)主體結(jié)構(gòu)
熱量計(jì)的主體由氧彈、內(nèi)筒、外筒和攪拌器四個(gè)部件組成。
氧彈
氧彈由耐熱、耐腐蝕的鎳鉻或鎳鉻鋁合金鋼制成,它是供燃燒試樣用的,由彈筒、彈頭和蓋圈組成。需要具備三個(gè)主要性能;
(1)不受燃燒過程中出現(xiàn)的高溫和腐蝕性產(chǎn)物的影響而產(chǎn)生熱效應(yīng);
(2)能承受充氧壓力和燃燒過程中產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓;
(3)試驗(yàn)過程中能保持*氣密。
內(nèi)筒
內(nèi)筒(或稱量熱筒)為盛水和放置氧彈用的,它是量熱體系的主要部分,試樣在氧彈內(nèi)燃燒放出的熱量即被內(nèi)筒的水所吸收而使水溫上升。內(nèi)筒用紫銅、黃銅或不銹鋼制成,斷面可為圓形、菱形或其他適當(dāng)形狀。筒內(nèi)裝水2000~3000mI。,以能浸沒氧彈(進(jìn)、出氣閥和電極除外)為準(zhǔn)。內(nèi)筒外面應(yīng)電鍍拋光,以減少與外筒問的輻射作用。
外筒
外筒用來保持測熱體系環(huán)境溫度的恒定(與室溫一致),為金屬制成的雙壁容器,并有上蓋。外壁為圓形,內(nèi)壁形狀則依內(nèi)筒的形狀而定;原則上要保持兩者之問有10~12mm的問距,外筒底部有絕緣支架,以便放置內(nèi)筒。
(1)恒溫式外筒。恒溫式熱量計(jì)配置恒溫式外簡。盛滿水的外筒的熱容量應(yīng)不小于熱量計(jì)熱容量的5倍,以便保持試驗(yàn)過程中外筒溫度基本恒定。外筒外面可加絕緣保護(hù)層,以減少室溫波動(dòng)的影響。用于外簡的溫度計(jì)應(yīng)有0.1K的最小分度值。
(2)絕熱式外筒。絕熱式熱量計(jì)配置絕熱式外筒。外筒中裝有加熱裝置。通過自動(dòng)控溫裝置,外筒水溫能緊密跟蹤內(nèi)筒的溫度。外筒的水還應(yīng)在特制的雙層蓋中循環(huán)。自動(dòng)控溫裝置的靈敏度應(yīng)能達(dá)到使點(diǎn)火前和終點(diǎn)后內(nèi)筒溫度保持穩(wěn)定(5min內(nèi)溫度變化平均不超過0.0005K/min);在一次試驗(yàn)的升溫過程中,內(nèi)外筒間熱交換量應(yīng)不超過20J。
攪拌器
在內(nèi)筒中配有一個(gè)攪拌器,以保證內(nèi)筒水溫均勻一致。螺旋槳式或其他形式,轉(zhuǎn)速400~600r/min為宜,并應(yīng)保持穩(wěn)定。攪拌效率應(yīng)能使熱容量標(biāo)定中由點(diǎn)火到終點(diǎn)的時(shí)間不超過l0min,同時(shí)又要避免產(chǎn)生過多的攪拌熱(當(dāng)內(nèi)、外簡溫度和室溫一致時(shí),連續(xù)攪拌l0min所產(chǎn)生熱量不應(yīng)超過120J)。
量熱溫度計(jì)
內(nèi)筒溫度測量誤差是發(fā)熱量測定誤差的主要來源,對溫度計(jì)的正確使用具有特別重要的
意義。以下兩種類型的溫度計(jì)可用于此目的。
(1)玻璃水銀溫度計(jì)。常用的玻璃水銀溫度計(jì)有兩種:一種是固定測溫范圍的精密溫度計(jì);一種是可變測溫范圍的貝克曼溫度計(jì)。兩者的最小分度值應(yīng)為0.01K,使用時(shí)應(yīng)根據(jù)計(jì)量機(jī)關(guān)檢定證書中的修正值做必要的校正,兩種溫度計(jì)都應(yīng)進(jìn)行刻度修正(貝克曼溫度計(jì)稱為孔徑修正)。貝克曼溫度計(jì)除這個(gè)修正值外還有一個(gè)稱為平均分度值的修正值。
(2)數(shù)字式量熱溫度計(jì)。需經(jīng)過計(jì)量機(jī)關(guān)的檢定,證明其分辨率為0.001K,測溫準(zhǔn)確度至少達(dá)到0.002K(經(jīng)過校正后),以保證測溫的準(zhǔn)確性。