Microcalorimeter là gì?

Microcalorimeter là một thiết bị nhiệt nhạy cảm được sử dụng để đo năng lượng của các hạt đơn hoặc photon, các hạt ánh sáng cơ bản.Nó là một loại nhiệt lượng kế mdash;Một công cụ đo nhiệt giải phóng bằng các phản ứng vật lý hoặc hóa học trong một mẫu.Microcalorimeter được sử dụng trong vật lý thiên văn để đo năng lượng của các photon tia X từ không gian.Một thiết bị liên quan, vi mô đẳng nhiệt, được sử dụng trong hóa sinh và các lĩnh vực liên quan để phát hiện những thay đổi năng lượng nhỏ ở nhiệt độ thấp. Luật bảo tồn năng lượng, một định luật vật lý cơ bản, nói rằng năng lượng không thể được tạo ra hoặc phá hủy mdash;Nó chỉ có thể được chuyển đổi thành các hình thức khác.Microcalorimeter hoạt động dựa trên nguyên tắc này.Năng lượng từ một tương tác vật lý hoặc phản ứng hóa học được chuyển thành nhiệt bên trong hệ thống và bằng cách đo lường sự thay đổi nhiệt dẫn, năng lượng của tương tác có thể được suy ra.Một chất hấp thụ, một tản nhiệt, và một nhiệt điện trở.Khi một photon tia X tấn công bộ hấp thụ, năng lượng được truyền vào một electron trong một nguyên tử của vật liệu hấp thụ.Năng lượng này khiến electron trở nên phấn khích mdash;Nó nhảy xa hơn từ nhân nguyên tử và thoát ra khỏi quỹ đạo.Các electron khác trong bộ hấp thụ có thể trở nên kích thích ở mức độ thấp hơn bởi electron lỏng lẻo này, tăng lên các quỹ đạo năng lượng cao hơn xung quanh các nguyên tử tương ứng của chúng.Một quỹ đạo ổn định xung quanh các nguyên tử.Năng lượng được giải phóng trong quá trình này được bảo tồn và chuyển đổi thành nhiệt, khiến nhiệt độ trong chất hấp thụ tăng lên một lượng nhỏ.Một thiết bị nhiệt kế trong bộ hấp thụ được gọi là nhiệt điện nhiệt phát hiện sự thay đổi nhiệt độ này.Nhiệt sau đó chảy vào tản nhiệt, khiến chất hấp thụ trở về nhiệt độ ban đầu.Bằng cách đo sự thay đổi nhiệt độ do tác động của tia X, năng lượng ban đầu của tia X có thể được tính toán.năng lượng.Thiết bị này bao gồm một tản nhiệt và một bình phản ứng kín trong đó phản ứng hóa học diễn ra.Hệ thống tản nhiệt đảm bảo rằng bình phản ứng được giữ ở nhiệt độ không đổi, cho phép các phép đo chính xác.Khi phản ứng hóa học xảy ra, một lượng năng lượng nhất định được giải phóng dưới dạng nhiệt hoặc được hấp thụ, gây ra sự thay đổi nhiệt độ được đăng ký bởi vi khí hậu.Microcalorimeter đẳng hướng có các ứng dụng trong hóa học vật lý, hóa sinh và ngành dược phẩm vì chúng cung cấp một cách rất nhạy cảm để phân tích lưu lượng nhiệt trong phản ứng.Ví dụ, các thiết bị được sử dụng trong vật lý thiên văn được duy trì gần với số không tuyệt đối.Ở nhiệt độ này, ngay cả sự thay đổi nhỏ trong năng lượng nhiệt gây ra bởi tác động của một photon duy nhất có thể được phát hiện.Máy đo vi mô đẳng nhiệt không phải là cực đoan, nhưng vẫn được duy trì ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt lượng kế quy mô vĩ mô.