En kalorimetrisk bombe er en "stålprøveholder, vanligvis sylindrisk, er forsynt med en innvendig ledning avfyring av Joule-effekten , og lukkes ved hjelp av en tett gjenget plugg, som kan motstå eksplosiv forbrenning i nærvær av 30 bar oksygen." . Plassert i et kalorimeter , gjør det det mulig å måle frigjøringen av varme under en kjemisk reaksjon som involverer gasser og utføres med konstant volum. Under disse betingelser, den varmen tatt i bruk er lik variasjonen av den indre energi tilstandsfunksjon U i reaksjonssystemet: AU = Q V. Varmen avhenger ikke lenger av fremgangsmåten, den kan da bestemmes.
Vi kan dermed bestemme brennverdien (i J / g ) av et stoff.
Den kalorimetriske bomben ble utviklet av Pierre-Eugène Marcellin Berthelot i 1879 mens han studerte forbrenningsfenomenene ved konstant volum.
For å måle brennverdien til et stoff, er det nødvendig å bestemme varmen avgitt av stoffet under en fullstendig, rask og enkelt forbrenningsreaksjon . Komplett for å unngå korreksjoner som er vanskelige å beregne hvis en del av stoffet ikke har brent, raskt for å unngå uunngåelige varmetap selv om systemet er isolert, og unikt slik at sidereaksjoner ikke forstyrrer målingen.
Prinsippet for drift av bomberkalorimeteret oppfyller disse tre vilkårene. Det er en stålsylinder , en god varmeleder og veldig motstandsdyktig mot trykk , som umiddelbart kan nå flere hundre barer etter reaksjonen . En digel der stoffet som skal studeres skal avsettes, plasseres i bunnen av denne sylinderen . Sylinderen fylles deretter med oksidasjonsmiddel ( oksygen ved et trykk på 20 til 30 bar, for å være sikker på at den vil være i overskudd for å sikre fullstendig forbrenning). Avfyringsenheten består av en metalltråd i kontakt med stoffet, som vil bli krysset av en strøm med sterk intensitet for å utløse forbrenning. Bomben plasseres i et kalorimeter som inneholder en stor mengde destillert vann , utstyrt med en røreinnretning og et presisjonstermometer. Mengden vann er viktig slik at temperaturstigningen ikke overstiger noen få grader.
Etter å ha målt starttemperaturen, utløses avfyringen, og deretter måles temperaturen ved slutten av forbrenningen når den termiske likevekten til kalorimeteret er nådd (når temperaturkurven synker igjen). Når du kjenner til kalorimeterets varmekapasitet , er det lett å bestemme mengden varme som produseres ved forbrenning, og korrigere den for varmen som tilføres fra tenningssystemet.
Et bomberkalorimeter må kalibreres før hver måling. Den Kalibreringen utføres ved å utføre forbrenning av et legeme hvis brennverdi er kjent (vanligvis benzosyre , brennverdi 26 453 Jg -1 ). Denne kalibreringen brukes til å bestemme varmekapasiteten til kalorimeteret .
Et bomberkalorimeter kan inneholde gasser ved høyt trykk. Det er derfor nødvendig å utføre en rekke kvalitetskontroller for å unngå risiko for lekkasje eller eksplosjon.
Den oksydasjon av næringsmidler skjer i det menneskelige legeme det samme prinsipp for å oppnå den energi som er nødvendig for liv. Prosessen er imidlertid tregere og mindre intens, faktisk kunne ikke cellene motstå en plutselig økning i temperaturen. I tillegg har celler ingen interesse i å spre den kjemiske potensielle energien til næringsstoffer i form av varme: denne (den potensielle energien det er snakk om) lagres faktisk i en form som kan brukes av cellen, generelt ATP . Vi kan etablere energiekvivalenter til forskjellige matvarer. I kroppen er oksidasjonen av proteiner ikke like fullstendig, og det resulterer i dannelsen av urea ; energiverdien til urea som produseres må deretter trekkes fra.