
【化】 microcalorimeter
decline; profound; tiny
【計】 mic-; micro-
【醫】 micr-; micro-; mikro-; mu
【化】 calorimeter
微量熱計(Microcalorimeter)是一種用于精确測量微小熱量變化的科學儀器,其英文術語由“micro-”(微量)和“calorimeter”(熱量計)組合而成。它通過高靈敏度傳感器檢測樣品在物理、化學或生物過程中釋放或吸收的極微弱熱能(通常可達微焦耳級),適用于研究納米級能量變化。
熱力學基礎
基于熱力學第一定律(能量守恒),通過測量溫度變化(ΔT)與系統熱容(C)計算熱量(Q):
$$
Q = C cdot Delta T
$$
現代設備多采用熱電堆或半導體傳感器,可檢測低至 0.1 μW 的熱流變化。
分類與設計
資料來源:
微量熱計是一種用于精确測量微小熱量變化的高靈敏度儀器,其核心功能在于通過監測樣品與環境之間的熱交換來分析熱力學性質。以下是綜合多來源信息的詳細解釋:
定義
微量熱計(Microcalorimeter)是一種基于熱力學原理設計的精密儀器,專門用于測量微小樣品在物理或化學變化過程中産生的熱量變化(如吸熱或放熱)。其典型應用場景包括材料科學、生物熱力學和微電子機械系統(MEMS)等領域。
工作原理
懸空膜片設計
微量熱計通常采用懸空膜片結構,集成加熱器和測溫器,以減少熱損失并提高測量靈敏度。這種設計尤其適用于亞微米厚度薄膜材料的熱物性分析。
高靈敏度與微小樣品適應
其靈敏度可達微焦耳級别,能夠測量傳統儀器難以檢測的微小熱容(如納米級材料)。
材料科學
生物熱力學
通過等溫滴定量熱法(ITC)或差示掃描量熱法(DSC),分析生物分子相互作用的焓變和結合常數。
與微量熱儀相比,微量熱計更側重微小樣品的精準測量,而微量熱儀(如三維卡爾維量熱儀)通常支持更大範圍的固-液、液-液反應的原位混合實驗。
近年來,高溫高壓微量熱計通過集成精密溫壓控制系統,擴展了在極端條件下的應用場景(如石油化工中的高溫反應監測)。
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