熱量計
熱量計(ねつりょうけい)、カロリーメーター(仏: calorimètre、英: calorimeter、独: Kalorimeter)とは、熱量測定、すなわち化学反応・物理変化にともなって出入りする熱量や熱容量の測定に用いられる器具である。一般に普及している方式には示差走査熱量計(DSC)、等温微少熱量計(IMC)、等温滴定型熱量計(ITC)、加速速度熱量計(ARC、暴走反応熱量計とも)などがある。金属容器に水を満たし、燃焼室の上に吊り下げて温度計を取り付けるだけでも簡単な熱量計となる。
物質AとBの間の反応においてA単位量当たりのエンタルピー変化を決定するには、まずそれらを熱量計にセットして反応前後の温度を記録する。温度の変化量に物質の質量および比熱をかけると反応で吸収されたエネルギー量となり、さらにそれをAの物質量で割れば反応のエンタルピー変化が得られる。この方法は主に大学教育において熱量測定の実習として用いられている。ただしここでは容器の壁を通した熱の損失と、温度計や容器そのものの熱容量は無視している。
ボンベ系では圧力と酸素濃度が高いため、通常引火性を持たない物質でも燃焼させることができる。これによって燃焼熱の測定が可能になるが、一部の物質は不完全燃焼となるので残留質量を考慮に入れる必要がある。このため解析は困難となり、誤差が増加しデータが損なわれる。
それほど燃焼性がよくない物質を扱う場合、燃焼熱が既知の可燃物と混合してペレットにする方法がある。ボンベの熱容量CVはわかっているものとして、測定対象の燃焼熱HLF、可燃物の燃焼熱HF、点火ワイヤの燃焼熱HW、それぞれの質量をmLF、mF、mW、温度変化ΔTを用いて以下が成り立つ。
m LF H LF = C V Δ T − m F H F − m W H W {\displaystyle m_{\text{LF}}H_{\text{LF}}=C_{V}\Delta T-m_{\text{F}}H_{\text{F}}-m_{\text{W}}H_{\text{W}}}