Brennwertbestimmung mit dem Kalorimeter
Ein Kalorimeter macht es möglich, den Brennwert oder auch den Heizwert zu bestimmen. Mit Hilfe dieses
Messgerätes kann man die Energie ermitteln, die ein Stoff besitzt. Der Einsatz eines Kalorimeters ist in vielen Bereichen sinnvoll und unumgänglich. Ob zur exakten Bestimmung des Brennwerts, des Verfallsdatums in der Lebensmittelindustrie oder im Bereich der Heiztechnik. Die Wärmemenge, die ein Stoff besitzt, ist ein wichtiger Indikator für seinen Energiegehalt.
Grundlagen
Um den spezifischen Brennwert oder aber den spezifischen Heizwert eines Stoffes herauszufinden, setzt man sich mit dessen Energiegehalt auseinander. Diese Größen können analysiert werden, in dem man die Wärmemenge ermittelt, die ein Stoff bei Erwärmung aufnimmt oder beim Abkühlen abgibt. Bei einer Messung mit dem Kalorimeter wird Wärme zugeführt oder entzogen. Die Temperaturänderungen ermöglichen es, genau zu bestimmen, wie hoch die spezifische Wärmekapazität des Stoffes ist. Man kennt also den Energiegehalt, eigentlich den Wert der spezifischen Wärmekapazität, des Stoffes.
Nutzen
Das erhaltene Wissen ist von großer Bedeutung. So kann man beispielsweise ermitteln, wie viel Brennstoff benötigt wird, um eine gezielte Reaktion im Herstellungsverfahren zu erzielen. Das ist nicht nur für den Einkauf wichtig, sondern ermöglicht es auch, diesen Rohstoffeinsatz bei der Kalkulation des späteren Produktpreises mit einfließen zu lassen. Die Lagerung von Brennstoffen kann so gezielt erfolgen und ein Überschuss vermieden werden.
Kaloriengehalt ermitteln
In der Lebensmittelindustrie kann bestimmt werden, wie hoch der Kaloriengehalt eines Produktes ist. Das ermöglicht es, dies an den Verbraucher weiter zu geben. Gerade in der heutigen Zeit, in der das Gesundheitsbewusstsein deutlich zugenommen hat, achten Ihre Kunden auf solche Angaben, um sich bewusst zu ernähren. Auch die Ermittlung des Verfallsdatums wird mit Hilfe von Messungen mittels Kalorimeter möglich.
Qualitätsüberwachung
Hinzu kommt die Möglichkeit der Qualitätsüberwachung beispielsweise bei der Herstellung von Brennstoffen. Durch die ständige Messung mit einem Kalorimeter wird sichergestellt, dass der Heizwert immer der gleiche ist und Sie als auch Ihr Kunde sicher gehen können, dass das eingekaufte Produkt auch seinen Vorstellungen entspricht.
Messdauer
Für verschiedene Anwendungen werden auch unterschiedliche Kalorimeter benutzt. Es wird in erster Linie darauf geachtet, wie lange die Messung der Wärmemenge dauert. Bei Messungen, die recht zügig durchführbar sind, verwendet man anisotherme Kalorimeter. Dieser Vertreter ist auch der am meisten benutzte. Adiabatische Kalorimeter werden bei Messungen eingesetzt, die bis zu einer Stunde dauern. Wird für die Ermittlung des Messergebnisses eine sehr lange Zeit benötigt, werden isotherme Kalorimeter genutzt. Mit diesen Geräten können auch Messungen vorgenommen werden, die mehrere Stunden dauern.
Verschiedene Modi
Günstig ist es, bei der Anschaffung darauf zu achten, dass verschiedene Modi vorhanden sind. So können einige Kalorimeter auch bei unterschiedlichen Messdauern eingesetzt werden, in dem man den entsprechenden Modus auswählt. Dies ist ein entscheidender Vorteil, wenn es darum geht, flexibel im Einsatz zu sein. Gerade in der chemischen Industrie kann es schnell dazu kommen, dass man in unterschiedliche Situationen kommt und die Vorhersage, wie lange eine solche Wärmemengenmessung dauert, lässt sich nicht für jede Situation von vorn herein bestimmen.
Temperaturbereiche
Damit Ihr Kalorimeter immer einsatzfähig ist und auch verwendet werden kann, ist es nötig, einen möglichst großen Temperaturbereich abzudecken. Eiskalorimeter arbeiten beispielsweise mit der bekannten Schmelztemperatur von Eis bei 0 °C. Wer einen großen Temperaturbereich für sein Kalorimeter vorgibt, kann es auch vielseitig einsetzen. Bedenken Sie, welche Materialien geprüft werden sollen. Wählen Sie einen Bereich, der Ihnen ausreichend Spielraum liefert.
Genauigkeit und Temperaturauflösung
Damit Sie genaue Werte erhalten, ist die Genauigkeit ein wichtiges Merkmal. Abweichungen sollten mit einer maximalen Differenz von 0,01 Kelvin beziffert sein. Dadurch erhalten Sie sehr präzise Temperaturangaben. Um die Angaben auch konkret angezeigt zu bekommen, ist eine Auflösung bis auf 0,01 Kelvin zu empfehlen. Durch das genaue Messergebnis können Sie die Zahlen in weiteren Berechnungen sowie in der Steuerung von Prozessen weiter verwenden. Sie erkennen durch diese Auflösung selbst kleinste Differenzen.
Allerdings kommt es bei der Temperaturauflösung und der Messgenauigkeit immer auch auf Ihre Anwendung an. Möchten Sie beispielsweise prüfen, ob der Werkstoff, wie beispielsweise Plastik, voll ausgehärtet ist, und einen Qualitätstest durchführen, sind auch Auflösungen und Genauigkeiten von 0,1 Kelvin ausreichend.
Der Probenbehälter
Die Probe des zu untersuchenden Stoffes muss in das Kalorimeter eingebracht werden. Achten Sie darauf, dass der Probenbehälter leicht zu entnehmen, austauschbar und ausreichend groß ist. Sie gewährleisten damit nicht nur ein bequemes Einbringen der Probe, sondern auch das Entfernen und Reinigen des Kalorimeters wird dadurch einfach gestaltet. Gerade bei der Untersuchung von Feststoffen kann es dazu kommen, dass die Probe größer ausfällt. Daher ist ein ausreichend großer Probenbehälter unbedingt erforderlich. Günstig sind auch Geräte, bei denen der Probenbehälter ausgetauscht werden kann. Verschiedene Materialien und Größen können dadurch eingesetzt werden und optimieren Ihre Messung.
Der Druckbereich
Das Kalorimeter muss absolut dicht sein. Keine Energiemengen dürfen entweichen, dadurch würde das Messergebnis verfälscht werden. Der Druckbereich, in dem das Kalorimeter eingesetzt werden kann, muss passend gewählt werden, damit diese Dichtheit auch gewährleistet wird. Ein höherer Druck kann dazu führen, dass das Messgerät beschädigt wird oder zumindest das Ergebnis der Messung Differenzen aufweist.
Anschlüsse
Zur Auswertung Messergebnisse muss das Kalorimeter über Anschlussmöglichkeiten für den
PC verfügen. Einige Geräte bringen die passende
Software gleich mit. Durch die spezielle Software wird es möglich, genaue Messverfolgungen vorzunehmen und sich die Kurven des Temperaturverlaufs mit seinen markanten Punkten in der Analyse genau zu betrachten.
Zum Expertenwissen
