Hva er et mikrokalorimeter?

Et mikrokalorimeter er en sensitiv termisk enhet som brukes til å måle energien til enkeltpartikler eller fotoner, elementære lyspartikler.Det er en type kalorimeter mdash;Et instrument som måler varmen som frigjøres av fysiske eller kjemiske reaksjoner i en prøve.Mikrokalorimeter brukes i astrofysikk for å måle energien til røntgenfotoner fra verdensrommet.En relatert enhet, det isotermiske mikrokalorimeteret, brukes i biokjemi og relaterte felt for å oppdage små energiforandringer ved lave temperaturer.

Loven for bevaring av energi, en grunnleggende fysikklov, sier at energi ikke kan skapes eller ødelegges mdash;Det kan bare konverteres til andre former.Mikrokalorimeter fungerer basert på dette prinsippet.Energi fra en fysisk interaksjon eller kjemisk reaksjon transformeres til varme inne i systemet, og ved å måle endringen i varme som resulterer, kan energien til interaksjonen trekkes ut.

Type mikrokalorimeter som brukes i astrofysikk består av tre hovedkomponenter:en absorber, en kjøleribbe og en termistor.Når et røntgenfoton treffer absorberen, overføres energi til et elektron i et atom av absorbermaterialet.Denne energien får elektronet til å bli spent og mdash;Den hopper lenger fra atomkjernen og bryter fri for bane.En stabil bane rundt atomene.Energien som frigjøres i denne prosessen er bevart og konvertert til varme, noe som får temperaturen i absorberen til å stige med en liten mengde.En termometerenhet i absorberen kjent som en termistor oppdager denne temperaturendringen.Varmen renner deretter inn i kjøleribben, og får absorberen til å gå tilbake til den opprinnelige temperaturen.Ved å måle temperaturendringen forårsaket av effekten av røntgenbildet, kan den opprinnelige energien til røntgenbildet beregnes.

Isotermisk mikrokalorimeter fungerer på omtrent samme måte, selv om den brukes til å måle kjemiske interaksjoner i stedet for fotonenergi.Denne enheten består av en kjøleribbe og et lukket reaksjonskar der den kjemiske reaksjonen finner sted.Varmevasken sikrer at reaksjonskaret holdes ved en konstant temperatur, noe som muliggjør eksakte målinger.Når den kjemiske reaksjonen oppstår, frigjøres en viss mengde energi enten som varme eller absorberes, noe som forårsaker en temperaturendring som er registrert av mikrokalorimeteret.Isotermiske mikrokalorimeter har applikasjoner innen fysisk kjemi, biokjemi og legemiddelindustrien fordi de gir en svært følsom måte å analysere varmestrømmen i en reaksjon.

Mikrokalorieter må fungere ved lave temperaturer slik at øyeblikket endres i varme som de måler kan registrere.For eksempel opprettholdes enhetene som brukes i astrofysikk i nærheten av Absolute null.Ved denne temperaturen kan til og med den lille endringen i termisk energi forårsaket av virkningen av et enkelt foton oppdages.Isotermiske mikrokalorimeter er ikke så ekstreme, men opprettholdes fremdeles ved mye lavere temperaturer enn makroskala kalorimeter.