熱量計
定圧熱量計とは一定大気圧のもとで溶液中の反応にともなうエンタルピー変化を測定するための装置。
コーヒーカップ熱量計と呼ばれるものがその一例である。大小2つの発泡スチロール製カップを入れ子にしてふたをかぶせ、ふたに開けた2つの穴から温度計と撹拌棒を差し込む。内側のカップに量の分かっている溶質(水など)を入れ、反応によって生じた熱を溶質に吸収させる。外側のカップは反応が起きる間熱を遮断する。このとき
C p = W Δ H M Δ T {\displaystyle C_{p}={\frac {W\Delta H}{M\Delta T}}}
ただし
C p {\displaystyle C_{p}} = 定圧比熱
Δ H {\displaystyle \Delta H} = 溶液のエンタルピー変化
Δ T {\displaystyle \Delta T} = 温度変化
W {\displaystyle W} = 溶質の質量
M {\displaystyle M} = 溶質の分子量
である。
このように単純な熱量計では反応過程で圧力(大気圧)が一定に保たれるため定圧熱量計とみなされる。定圧熱量計は溶液中で起きるエンタルピー変化(定圧条件下では熱と等しい)を決定するために用いられる。
温度変調示差走査熱量計(modulated temperature differential scanning calorimeter、MTDSC)は直線的な温度上昇に小振幅の温度振動を乗せて測定するタイプのDSCである。
この方式には多くの利点がある。まず、準等温条件においても振動による微小な温度変化を利用して熱容量を直接測定することができる。周期温度変化に対して敏感な熱現象(熱容量の変化やガラス転移など)と鈍感な熱現象(結晶化や化学反応など)を同時に測定することも可能になる。また、通常のDSCでは温度分解能と熱の測定感度はトレードオフの関係にあるが、MTDSCでは昇温速度を下げることで温度分解能を、温度変調の振動数を上げることで測定感度を同時に向上させることができる。
「カロリーメーター」はラヴォアジェの命名による。
私がつけたカロリーメーターという名は半分がギリシャ語由来、残る半分がラテン語由来だということで批判されてもやむを得まい。しかし、科学に関する限り、少しばかり語源学的な正統から外れたとしても、概念の弁別性という観点から必要であれば許されよう。用途の異なる既存の装置と似すぎない名前を純粋にギリシャ語だけから作ることが私にはできなかったのだ。
1780年に彼は熱量計を使ってモルモットの体から出る熱を測定した。モルモットの呼吸によって発生する熱は熱量計のまわりの雪を溶かすのに十分で、呼吸によるガス交換はろうそくの火と同様に一種の燃焼であることを示した。