مسعر قنبلي

يستخدم المسعر القنبلي في الكيمياء (بالإنجليزية: Bomb calorimeter)‏ لتعيين القيمة الحرارية لمادة تحترق في جو من الأكسجين تحت ضغط عال. يستخدم لذلك وعاء من الحديد الصلب مبرد بالماء، ويوضع به ما يسمى «قنبلة» (العينة). يملأ جو القنبلة بغاز الأكسجين عند ضغط بين 20-30 بار (ضغط جوي). وتوضع المادة المراد اختبارها في بوتقة ثم توضعان في القنبلة، وتُشعل بواسطة قوس كهربائي (شرارة كهربائية). وبتعيين الزيادة في درجة حرارة المسعر، وكتلته، وحرارته النوعية يمكن حساب القيمة الحرارية لمادة العينة.

توجد عدة طرق للقياس، أغلب ما يستعمل منها الطريقة الأديباتية.

طريقة القياس

تستخدم كمية قدرها 1 - 1.5 جرام من مادة العينة المراد تعيين قيمتها الحرارية. وبوضعها في القنبلة من الفولاذ يتم التفاعل في جو الأكسجين دون تغير في الحجم.

ونظرا لأنه لا يحدث تبادل للحرارة بين المسعر والوسط المحيط Q = 0 (أديباتي) ; وبالتالي فلا شغل يؤدي W = 0.

فيكون التغير في الطاقة الداخلية:

ΔU(total) = Q + W = 0

ويكون التغير في الطاقة الداخلية:

ΔU(total) = ΔU(system) + ΔU(surroundings) = 0

ويكون عند حجم ثابت dV = 0 :

ΔU(system) = - ΔU(surroundings) = -C_v ΔT

حيث C_v = الحرارة النوعية للقنبلة.

ولابد من معايرة القنبلة قبل استخدامها لتعيين حرارة احتراق العينة المجهولة. ويمكن تعيين الحرارة النوعية لها C_v من:

(C_v (calorimeter) = m (water). C_v (water) + m (steel). C_v (steel

ويمكننا قياس كتلة الماء (m (water وكتلة الفولاذ (m (steel :

وبمعرفة الحرارة النوعية لكل من الماء والفولاذ:

C_v(water)= 1 cal/g.K

C_v(steel)= 0.1 cal/g.K

وتستخدم للمعايرة مادة اشتعالية معروفة حرارتها النوعية:

C_v = H_c/ΔT

مثل حمض البنزويك (H_c = 6318 cal/g) أو حمض بي-ميثيل البنزويك (p-methyl benzoic acid (H_c = 6957 cal/g.

وتقاس درجة الحرارة (T) كل دقيقة ونعين:(ΔT = T(final) - T(initial

كما لابد من أخذ الحرارة الناتجة عن اشتعال السلك الكهربائي الرفيع المستخدم للإشعال في الحسبان، ويستخدم عادة سلك من رفيع من النيكل، وتبلغ الحرارة الناتجة عن اشتعاله (لكل جرام) = 981.3 cal/g.

المعايرة:

طراز آخر لمسعر قنبلي

لمعايرة القنبلة يؤخذ كمية صغيرة (~10 cm) ويوزن قبل وبعد الاشتعال.

كتلة السلك المحترقة:(Δm = m(before) - m(after

يبلغ الحرارة الناتجة عن احتراق عينة حمض البنزويك في القنبلة:

ΔH_c = ΔH_c (benzoic acid) x m (benzoic acid) + ΔH_c (Ni fuse wire) x Δm (Ni fuse wire)

أي أن:

ΔH_c = C_v. ΔT → C_v = ΔH_c/ΔT:

وبتعيين C_v للقنبلة، تصبح القنبلة مستعدة لتعيين القيمة الحرارية لأي عينة أخرى مجهولة.

ΔH_c = C_v. ΔT

^[1] ^[2]

انظر أيضا

مسعر
حرارة
طاقة حرارية
ديناميكا حرارية
مقاومة التلامس الحراري (Thermal contact resistance)

مراجع

^ Polik, W. (1997). Bomb Calorimetery. Retrieved from http://www.chem^{[وصلة مكسورة]}. hope. edu/ ~polik/Chem345-1997/calorimetry/bombcalorimetry1.html
^ Bozzelli, J. (2010). Heat of Combustion via Calorimetry: Detailed Procedures. Chem 339-Physical Chemistry Lab for Chemical Engineers –Lab Manual.

[1] Polik, W. (1997). Bomb Calorimetery. Retrieved from http://www.chem^{[وصلة مكسورة]}. hope. edu/ ~polik/Chem345-1997/calorimetry/bombcalorimetry1.html

[2] Bozzelli, J. (2010). Heat of Combustion via Calorimetry: Detailed Procedures. Chem 339-Physical Chemistry Lab for Chemical Engineers –Lab Manual.

[1]

[2]

وصلة مكسورة