calorimetrisch

Kalorimetrisch bezeichnet ein Adjektiv, das sich auf die Kalorimetrie bezieht, die Wissenschaft von der Messung von Wärmeänderungen in chemischen Reaktionen, physikalischen Prozessen oder biologischen Vorgängen. Kalorimetrische Messungen dienen dazu, die energetischen Eigenschaften solcher Prozesse zu charakterisieren, insbesondere Enthalpieänderungen und Heizwerte.

Das Grundprinzip der Kalorimetrie beruht darauf, dass in einem Kalorimeter der Wärmefluss zwischen dem System und seiner Umgebung gemessen wird. Unter dem Prinzip des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik gilt, dass die dem System zugeführte oder von ihm abgegebene Wärme q mit der Temperaturänderung des Kalorimeters zusammenhängt. Für viele Systeme gilt q = Ccal·ΔT, wobei Ccal die Kalorimeterkonstante ist. Je nach Aufbau kann das System bei konstantem Volumen (Bombenkalorimeter) oder bei konstantem Druck (Becher-/Kaffeehauskalorimeter) untersucht werden.

Wichtige Kalorimetertypen umfassen Bombenkalorimeter, der bei konstantem Volumen die Verbrennungswärme bestimmt, sowie Becherkalorimeter für kalorimetrische Messungen bei konstantem Druck. Die Differential-Scanning Kalorimetrie (DSC) misst Wärmefluss während eines kontrollierten Temperaturprogramms, beispielsweise für Phasenübergänge oder Schmelzvorgänge. Die Isothermal Titration Calorimetry (ITC) misst Enthalpieänderungen bei Bindungsreaktionen in Lösung.

Anwendungsgebiete reichen von der Bestimmung der Reaktionsenthalpie, Lösungsenthalpie und Phasenwechselenthalpien bis zur Bestimmung spezifischer Wärmekapazitäten und der Energiedichte von Lebensmitteln. Kalorimetrische Methoden finden auch in der Pharmazie, der Materialwissenschaft und der Biochemie breite Anwendung. Kalibrierung erfolgt oft mit bekannten Referenzstoffen wie Benzoesäure, um die Wärmekapazität des Kalorimeters zuverlässig zu bestimmen.