Un Microcalorimètre est un dispositif thermique sensible utilisé pour mesurer l'énergie des particules ou des photons uniques, particules élémentaires de la lumière. Il s'agit d'un type de calorimètre - un instrument qui mesure la chaleur dégagée par les réactions physiques ou chimiques dans un échantillon. Microcalorimètres sont utilisés en astrophysique pour mesurer l'énergie des photons de rayons X de l'espace. Un dispositif connexe, le microcalorimètre isotherme, est utilisé en biochimie et des domaines connexes pour détecter les changements d'énergie minuscules à de basses températures.
La loi de conservation de l'énergie, une loi fondamentale de la physique, affirme que l'énergie ne peut être créée ou détruite- elle peut être seulement convertie en d'autres formes. Microcalorimètres travaillent sur la base de ce principe. L'énergie provenant d'une interaction physique ou réaction chimique est transformée en chaleur à l'intérieur du système, et en mesurant la variation de la chaleur qui en résulte, l'énergie de l'interaction peut être déduite.
Le type de Microcalorimètre utilisée en astrophysique se compose de trois éléments principaux: un absorbeur, un dissipateur de chaleur, et une thermistance. Quand un photon de rayons X frappe l'absorbeur, de l'énergie est transféré à un électron à un atome du matériau absorbant. Cette énergie provoque l'électron pour devenir heureux - il saute plus loin de la bombe atomique noyau et se libère de l'orbite. Autres électrons dans l'absorbeur peuvent s'exciter à des degrés moindres de cet électron libre, passant aux orbites de l'énergie autour de leurs atomes respectifs.
Les électrons excités libèrent de l'énergie quand ils reviennent à leur état fondamental, ou le plus bas état d'énergie - une orbite stable autour des atomes. L'énergie libérée dans ce processus est conservée et convertie en chaleur, ce qui provoque la température dans l'absorbeur d'augmenter par une petite quantité. Dispositif de thermomètre dans l'absorbeur connu comme une thermistance détecte cette variation de température. La chaleur s'écoule ensuite dans le dissipateur de chaleur, ce qui provoque l'absorbeur pour retourner à sa température initiale. En mesurant la variation de température provoquée par l'impact de la radiographie, l'énergie initiale du rayon X peut être calculée.
L'isotherme microcalorimètre fonctionne de la même manière, même si elle est utilisée pour mesurer les interactions chimiques plutôt que l'énergie des photons. Ce dispositif se compose d'un dissipateur de chaleur et un récipient de réaction fermé dans lequel la réaction chimique a lieu. Le dissipateur de chaleur en sorte que le récipient de réaction est maintenu à une température constante, ce qui permet des mesures exactes. Quand la réaction chimique se produit, une certaine quantité d'énergie est libérée sous forme de chaleur ou l'autre ou absorbée, ce qui provoque un changement de température qui est enregistré par le microcalorimètre. Microcalorimètres isothermes ont des applications dans la physico-chimie, biochimie, et l'industrie pharmaceutique, car ils offrent un moyen très sensible pour analyser le flux de chaleur dans une réaction.
Microcalorimètres doivent fonctionner à des températures basses pour que les changements de dernière minute dans la chaleur qu'ils mesurent peuvent s'inscrire. Par exemple, les dispositifs utilisés en astrophysique sont maintenus à près de zéro absolu. A cette température, la même petite variation de l'énergie thermique provoquée par l'impact d'un photon unique peut être détectée. Microcalorimètres isothermes ne sont pas aussi extrême, mais sont toujours maintenues à des températures beaucoup plus faibles que calorimètres macro-échelle.
La loi de conservation de l'énergie, une loi fondamentale de la physique, affirme que l'énergie ne peut être créée ou détruite- elle peut être seulement convertie en d'autres formes. Microcalorimètres travaillent sur la base de ce principe. L'énergie provenant d'une interaction physique ou réaction chimique est transformée en chaleur à l'intérieur du système, et en mesurant la variation de la chaleur qui en résulte, l'énergie de l'interaction peut être déduite.
Le type de Microcalorimètre utilisée en astrophysique se compose de trois éléments principaux: un absorbeur, un dissipateur de chaleur, et une thermistance. Quand un photon de rayons X frappe l'absorbeur, de l'énergie est transféré à un électron à un atome du matériau absorbant. Cette énergie provoque l'électron pour devenir heureux - il saute plus loin de la bombe atomique noyau et se libère de l'orbite. Autres électrons dans l'absorbeur peuvent s'exciter à des degrés moindres de cet électron libre, passant aux orbites de l'énergie autour de leurs atomes respectifs.
Les électrons excités libèrent de l'énergie quand ils reviennent à leur état fondamental, ou le plus bas état d'énergie - une orbite stable autour des atomes. L'énergie libérée dans ce processus est conservée et convertie en chaleur, ce qui provoque la température dans l'absorbeur d'augmenter par une petite quantité. Dispositif de thermomètre dans l'absorbeur connu comme une thermistance détecte cette variation de température. La chaleur s'écoule ensuite dans le dissipateur de chaleur, ce qui provoque l'absorbeur pour retourner à sa température initiale. En mesurant la variation de température provoquée par l'impact de la radiographie, l'énergie initiale du rayon X peut être calculée.
L'isotherme microcalorimètre fonctionne de la même manière, même si elle est utilisée pour mesurer les interactions chimiques plutôt que l'énergie des photons. Ce dispositif se compose d'un dissipateur de chaleur et un récipient de réaction fermé dans lequel la réaction chimique a lieu. Le dissipateur de chaleur en sorte que le récipient de réaction est maintenu à une température constante, ce qui permet des mesures exactes. Quand la réaction chimique se produit, une certaine quantité d'énergie est libérée sous forme de chaleur ou l'autre ou absorbée, ce qui provoque un changement de température qui est enregistré par le microcalorimètre. Microcalorimètres isothermes ont des applications dans la physico-chimie, biochimie, et l'industrie pharmaceutique, car ils offrent un moyen très sensible pour analyser le flux de chaleur dans une réaction.
Microcalorimètres doivent fonctionner à des températures basses pour que les changements de dernière minute dans la chaleur qu'ils mesurent peuvent s'inscrire. Par exemple, les dispositifs utilisés en astrophysique sont maintenus à près de zéro absolu. A cette température, la même petite variation de l'énergie thermique provoquée par l'impact d'un photon unique peut être détectée. Microcalorimètres isothermes ne sont pas aussi extrême, mais sont toujours maintenues à des températures beaucoup plus faibles que calorimètres macro-échelle.
