Kalorimetriä

Kalorimetria on tieteellinen menetelmä, jolla mitataan lämpöenergiaa, joka vapautuu tai sitoutuu eristetyn järjestelmän sisällä kemiallisissa reaktioissa, faasimuutoksissa sekä biologisissa prosesseissa. Menetelmä perustuu siihen, että energiasiirtymät näkyvät lämpötilamuutoksina tai lämpövirtauksina, jotka kalori- tai kalorimetri-instrumentti tallentaa. Tuloksena saadaan reaktion tai prosessin vapauttamien tai vastaanottamien kilojoulejen määrä sekä lämmöntuotannon aikajänne.

Päämenetelmät ja sovellukset vaihtelevat käyttötarkoituksen mukaan. Pommi-kalorimetri (bomb calorimeter) mittaa polttamisen aiheuttamaa lämpöenergia suljetussa tilassa; sitä käytetään usein elintarvikkeiden ja polttoaineiden energiasisällön määrittämisessä. Differentiaalinen skannausskalorimetria (DSC) mittaa lämmönvirtaa näytteen kuumenemisen tai jäähdytyksen aikana ja soveltuu sulamispisteiden, faasimuutosten ja lämpökapasiteetin tutkimukseen. Isotermaalinen titrauskalorimetria (ITC) mittaa reaktiolämpöä kun molekyylit sitoutuvat toisiinsa, ja sitä käytetään laajasti biokemiassa sekä molekyylimolekyylien vuorovaikutusten karakterisoinnissa. Muita perinteisiä muotoja ovat esimerkiksi differentiaalinen lämpövirran kalorimetria ja makroskooppisemmat kalorimetrit.

Historia ulottuu 1700-luvulle, jolloin kalorimetria kehittyi kehittyneiden mittauslaitteiden ja kontrolloitujen kokeiden kautta. Laitteiden kehittäjät ja käytännöt on kirjattu siten, että lämpöenergian mittaaminen oli mahdollistettu ja tulemista voitiin vertailla standardoitujen määriä vastaan. Nykyisin kalorimetriä käytetään laaja-alaisesti elintarvike- ja materiaalitieteissä, farmasiassa sekä biokemiassa, ja sen tiedot voivat tukea energian hallintaa, turvallisuutta ja laadunvarmistusta.