Kas ir bumbas kalorimetrs?

Tilpuma palielināšanos novērš stingrā bumbas konstrukcija, tāpēc, lai gan degšanas rezultātā rodas oglekļa dioksīds un ūdens tvaiki, tas notiek nemainīgā tilpumā (V). Tā kā dV=0 vienādojumā dW=P(dV), kur darbs ir W, nav veikts darbs. Turklāt, tā kā siltums (Q) neieplūst un neiziet — tā kā viss atrodas Djūāra kolbā — process ir “adiabātisks”, tas ir, dQ=0. Tas nozīmē ΔHc = CvΔT, kur Cv ir siltuma jauda nemainīgā tilpumā. Datu pielāgošana ir nepieciešama paša bumbas kalorimetra īpašību dēļ; ir siltums, ko rada drošinātāja degšana, kas izraisa degšanu, un fakts, ka bumbas kalorimetrs darbojas tikai aptuveni adiabātiski.

Bumbas kalorimetram ir vairāki pielietojumi, tostarp gan tehniski, gan rūpnieciski. Vēsturiski laboratorijā ogļūdeņraži un ogļūdeņražu atvasinājumi ir sadedzināti bumbas kalorimetrā ar mērķi piešķirt saites enerģiju. Ierīce ir izmantota arī, lai iegūtu teorētiskas stabilizācijas enerģijas, piemēram, pi-saites enerģiju aromātiskajos savienojumos. Šo procedūru var demonstrēt studentiem, ja viņi to nepraktizē, kā daļu no viņu bakalaura koledžas apmācības. Rūpnieciski bumbas kalorimetru izmanto propelantu un sprāgstvielu testēšanā, pārtikas un vielmaiņas pētījumos, kā arī sadedzināšanas un siltumnīcefekta gāzu novērtēšanā.

Ņemot vērā viena aromātiskā šķīdinātāja, benzola (C6H6) piemēru, katrā molekulā ir sešas ekvivalentas oglekļa-oglekļa saites un sešas ekvivalentas oglekļa-ūdeņraža saites. Bez rezonanses jēdziena oglekļa-oglekļa saitēm benzolā vajadzētu būt atšķirīgām – vajadzētu būt trim dubultajām saitēm un trim vienvietīgām saitēm. Benzolam jābūt labi pārstāvētam ar fiktīvu ķīmisko vielu 1, 3, 5-cikloheksatriēnu. Tomēr, izmantojot bumbas kalorimetru, sešu vienotu saišu faktiskā enerģija rada enerģijas starpību benzolam salīdzinājumā ar triēnu, kas ir 36 kcal/mol vai 151 kj/mol. Šī enerģijas atšķirība ir benzola rezonanses stabilizācijas enerģija.