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微熱量計是一種靈敏的熱設備，用于測量單個粒子或光子（光的基本粒子）的能量。它是量熱計的一種類型，是測量樣品中物理或化學反應釋放的熱量的儀器。微熱量計在天體物理學中用于測量X射線光子的能量來自太空。一個相關的裝置，等溫微量熱計，被用于生物化學和相關領域，以檢測低溫下微小的能量變化。科學家拿著燒杯。能量守恒定律是物理學的一個基本定律，指出能量不能被創造或破壞，它只能轉化為其他形式。微熱量計基于這一原理工作。物理相互作用或化學反應產生的能量轉化為系統內部的熱量，通過測量由此產生的熱量變化，可以推斷出相互作用的能量。天體物理學中使用的微熱量計由三個主要組成部分組成：吸收器，散熱器和熱敏電阻。當X射線光子擊中吸收器時，能量被轉移到吸收材料的一個原子中的一個電子。這個能量使電子被激發-它從原子核跳得更遠，并脫離軌道。吸收器中的其他電子可能會被這個松散的電子激發到更小的程度，上升到各自原子周圍的高能量軌道。當被激發的電子回到基態或最低能量狀態時，釋放的能量即原子周圍的穩定軌道。在這個過程中釋放的能量是守恒的，并轉化為熱量，使吸收塔中的溫度上升很小。吸收塔中的溫度計裝置被稱為熱敏電阻來檢測這種溫度變化然后熱量流入散熱器，使吸收器恢復到原來的溫度。通過測量X射線沖擊引起的溫度變化，可以計算出X射線的原始能量。等溫式微量熱計的工作原理大致相同，雖然它是用來測量化學相互作用而不是光子能量的。這個裝置由一個熱沉和一個封閉的反應容器組成，在這個容器中發生化學反應。熱沉確保反應容器保持在恒定的溫度，以便進行精確的測量。當化學反應發生時，一定量的能量以熱的形式釋放或被吸收，引起溫度的變化，這種變化由微量熱計記錄。等溫微量熱計在物理化學、生物化學和，還有制藥工業，因為它們提供了一種高度靈敏的方法來分析反應中的熱流。微熱計必須在低溫下工作，這樣它們所測量的熱量的微小變化才能被記錄下來。例如，天體物理學中使用的裝置保持在接近絕對零度的溫度下，甚至在這個溫度下由單個光子的撞擊所引起的熱能的微小變化可以被檢測到，等溫式微量熱計并不是極端的，但是仍然保持在比宏觀量熱計低得多的溫度下。

發表于 2020-09-18 05:04
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分類：科學教育

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