熱量測定は、化学的または物理的プロセスに関連したシステムのカロリー含有量の変化を決定する手法です。これは、システムが熱を吸収または放出するときの温度変化の測定に基づいています。熱量計は、熱交換が関与する反応で使用される機器です。
「コーヒーカップ」として知られているのは、このタイプのアプライアンスの最も単純な形式です。これを用いることにより、水溶液中で一定圧力で行われる反応に伴う熱量が測定されます。コーヒーカップの熱量計は、ビーカーに入れられたポリスチレン容器で構成されています。
水は、一定の断熱性を与える同じ材料で作られた蓋を備えたポリスチレン容器に入れられます。また、容器には温度計とメカニカルスターラーが付いています。
この熱量計は、反応が水溶液中で行われるときに、反応が吸熱か発熱かによって、吸収または放出される熱の量を測定します。調査対象のシステムは、反応物と生成物で構成されています。
熱量測定は何を研究しますか？
熱量測定は、化学反応に関連する熱エネルギー間の関係と、それを使用して変数を決定する方法を研究します。研究分野でのそれらのアプリケーションは、これらの方法の範囲を正当化します。
熱量計の熱容量
この容量は、熱量計が吸収した熱量を温度変化で割って計算されます。この変動は、発熱反応で放出される熱の積であり、次と等しくなります。
熱量計が吸収した熱量+溶液が吸収した熱量
変化は、温度変化を測定して既知の熱量を追加することで決定できます。この熱容量の決定には、燃焼熱（3,227 kJ / mol）がわかっているため、通常は安息香酸が使用されます。
熱容量は、電流を使用して熱を加えることによっても決定できます。
例
95 gの金属バーを400ºCに加熱し、すぐに500 gの水を含む熱量計に、最初は20 calCで置きます。システムの最終温度は24ºCです。金属の比熱を計算します。
Δq= mx ce xΔt
この表現では：
Δq=負荷変動。
m =質量。
ce =比熱。
Δt=温度変化。
水によって得られる熱は、金属棒から放出される熱と同じです。
この値は、銀の比熱（234 J / kgºC）の表に表示される値に似ています。
したがって、熱量測定のアプリケーションの1つは、材料の識別のための協力です。
熱量測定ポンプ
これは、ポンプと呼ばれる鋼製の容器で構成され、この容器で発生する反応中に発生する可能性のある高圧に耐性があります。この容器は点火回路に接続され、反応を開始します。
ポンプは水が入った大きな容器に浸されており、その機能は反応中にポンプで発生した熱を吸収して温度変化を小さくすることです。水容器には温度計とメカニカルスターラーが付いています。
エネルギーの変化は、実質的に一定の体積と温度で測定されるため、ポンプで発生する反応に対する作業は行われません。
ΔE= q
ΔEは反応の内部エネルギーの変化であり、qは反応で発生する熱です。
熱量計の種類
等温滴定熱量計（CTI）
熱量計には2つのセルがあります。1つはサンプルが配置され、もう1つは参照に水が配置されます。
セル間で発生する温度差（サンプルセルで発生する反応により）は、熱を注入してセルの温度を均一にするフィードバックシステムによってキャンセルされます。
このタイプの熱量計は、高分子とそのリガンド間の相互作用を追跡することを可能にします。
示差走査熱量計
この熱量計にはCTIのように2つのセルがありますが、材料の変化に関連する温度と熱流束を時間の関数として決定できるデバイスがあります。
この手法は、タンパク質と核酸の折りたたみ、およびそれらの安定化に関する情報を提供します。
用途
-熱量測定により、化学反応で発生する熱交換を決定できるため、そのメカニズムをより明確に理解できます。
-熱量測定は、材料の比熱を決定することにより、材料の特定に役立つデータを提供します。
-反応の熱変化と反応物の濃度の間には正比例があり、熱量測定では明確なサンプルが必要ないという事実と相まって、この手法は複雑なマトリックスに存在する物質の濃度を決定するために使用できます。
-化学工学の分野では、熱量測定は安全プロセスだけでなく、最適化プロセス、化学反応、および操作ユニットのさまざまな分野でも使用されています。
等温滴定熱量測定の使用
-酵素の作用メカニズムの確立とその速度論において協力します。この手法は、分子間の反応を測定し、マーカーを必要とせずに、溶液中の結合親和性、化学量論、エンタルピー、およびエントロピーを決定できます。
-ナノ粒子とタンパク質との相互作用を評価し、他の分析方法と組み合わせて、タンパク質の構造変化を記録するための重要なツールです。
-それは食糧および穀物の保存の適用があります。
・食品の保存に関しては、劣化や保存期間（微生物活動）を把握することができます。さまざまな食品保存方法の効率を比較し、保存料の最適な投与量と、パッケージングコントロールの劣化を判断できます。
・野菜は種子の発芽を調べることができます。水中にあり、酸素の存在下で、熱を放出し、等温熱量計で測定できます。種子の年齢と不適切な保管状況を調べ、温度、pH、または異なる化学物質の変動下での成長率を調べます。
-最後に、土壌の生物活性を測定できます。さらに、それは病気を検出することができます。
示差走査熱量測定の使用
-等温熱量測定とともに、タンパク質とそのリガンドの相互作用、アロステリック相互作用、タンパク質のフォールディング、およびそれらの安定化のメカニズムを研究することを可能にしました。
-分子結合イベント中に放出または吸収される熱を直接測定できます。
-示差走査熱量測定は、サンプルで発生する熱エネルギーの取り込みを直接確立するための熱力学的ツールです。これにより、タンパク質分子の安定性に関与する要因の分析が可能になります。
-また、核酸フォールディング遷移の熱力学を研究します。この手法により、分離され、他の脂質と結合したリノール酸の酸化安定性を測定できます。
-この手法は、製薬用途のナノ固体の定量化とナノ構造脂質輸送体の熱特性評価に適用されます。
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