Калориметрическая бомба обычно применяется для определения нагрева или теплотворной способности твердого и жидких проб топлива при постоянном объеме. В основе принципа этого устройства лежит определение тепла сгораемого топлива образца от передаси тепла с известной массой воды. Исходя из массы образца топлива и повышения температуры воды, может быть вычислена теплотворная способность этого топлива.

Теплотворная способность при испытании калориметрической бомбы представляется общей теплотой сгорания на единицу массы образца топлива. Это тепло, образующееся при сгорании образца, а также тепло, когда вновь сформированной водяной пар конденсируется и охлаждается до температура бомбы. Определение теплотворной способности очень важно, так как топливо является одним из крупнейших товаров в мире, а их цена зависит главным образом от их нагрева и теплотворной способности.

В статье описан эксперимент, демонстрирующий первый закон термодинамики для управления массой в калориметрической бомбе, проведено исследование, проводящееся с целью лучшего понимания принципов работы в калориметрической бомбе, а также, чтобы узнать теплотворность двух видов жидкого топлива.

На рисунке 1 показан в собранном виде простейший калориметр Парра 1341. Он представляет собой калориметр с кислородной бомбой внутри. Бомба помещается внутрь и содержится там под высоким давлением, сверху находится съемная крышка, позволяющая вынимать кислородную бомбу из цилиндра.

Так же имеются два клапана из нержавеющей стали, которые находятся сверху бомбы. СО стороны подачи топлива расположен обратный клапан, который открывается при подаче давления и закрывается автоматически при отключении питания.

На выходе результаты химической реакции выпускаются через регулируемый клапан, проходя через продольное отверстие в штоке клапана и выпускается из короткого шланга в верхней части. Поток газа через выпускной клапан управляется включением рифленой ручкой регулировки.

На входе калориметра расположен дефлектор, позволяющий безпроблемному протеканию газа. Аналогичная гайка на стороне выхода снижает увеличение выходящей жидкости.

1. Подготовить образцец топлива, поместив его в капсулу и взвешивания на весах чувствительностью в 0,0001. Убедитесь, что вес топлива не превышает 1,1 г.

2. Бомба расположена на подставке, как показано на рисунке 2. Согните петлей провод предохранителя вниз только над жидкостью образца топлива. Провод не должен вступать в контакт с топливом капсулы.

3. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не нарушить при перемещении образцец. Убедиться, контактное кольцо находится в месте над уплотнительным кольцом и что уплотнительное кольцо находится в хорошем состоянии, а затем сдвинуть образец в цилиндр и нажать на него. Установить колпачок на цилиндре и выключить. Убедиться в герметичности.

4. Открыть кислородный шланг во входное гнездо клапана и накидную гайку. Не затягивайть сильно. Открыть заправочный клапан управления и наблюдать повышение давления в бомбе 30 атмосфер, затем закрыть регулирующий клапан. Выпустить остаточное давление в заправочный шланг, нажимая вниз на рычаг 3 прикрепленый к предохранительному клапану. Датчик должен теперь вернуться к нулю.

5. Заполнить ведро калориметра 2000 (+/-0,5) г воды. Обратить внимание на точное значение массы воды.

6. Установить ведро в калориметр. Обращайться с бомбой осторожно во время этой операции так, чтобы образец не будет нарушен. Снимите ручку и стряхните капли воды обратно в ведро, а затем нажмите на кнопку зажигания, чтобы зажечь провода в разъеме на бомбе с помощью пинцета, соблюдая осторожность, чтобы не удалить воду из ведра с помощью пальцев.

7. Установите крышку с термозонда обращенной к передней панели. Включите мешалку вручную чтобы убедиться, что она работает свободно, что скольжение в приводном ремне на шкивы и запустить двигатель.

8. Мешалкой работать по крайней мере 5 минут для достижения равновесия перед началом измеренний.

10. Сканирование данные о температуре предварительно установлено на каждые 10 секунд. В начале 10-го измерения нужно находиться в стороне от калориметра при появлении знака индикаторажигания Кнопка и проведение, пока индикатор не погаснет.

11. Наблюдается рост температуры в течение 20 секунд после обжига. Этот рост будет быстрым в течение первых нескольких минут, после чего он станет медленнее при приближении температуры к стабильной максимум, как показано на кривой роста температуры показано на рисунке 3. Точное время и температурные наблюдения должны быть записаны для идентификации определенных пунктов, необходимых для расчета теплотворной способности образца.

12. Измеряется время, необходимое для достижения 60 процентов общего роста путем оценки температуры точки и отмечая время от участка.

13. Когда температура достигнет максимума, то ее падение будет медленным. Как указано выше, разница между последовательными показаниями следует отметить и продолжать, пока скорость изменения температуры не станет постоянным в течение 5 минут.

14. После последнего значения температуры, остановите двигатель, снимите ремень и снимите крышку с калориметра. Протрите мешалки с чистым полотенцем и поставить крышку на подставке.

15. Откройте рифленую ручкой, чтобы выпустить давление газа до момента снятия крышки. Этот процесс должен протекать медленно в течение не менее одной минуты, чтобы избежать увеличения потерь. Когда давление снижено, открутите крышку, поднимите образец из цилиндра и поместите его в опору стойки.

16. Удалите все несгоревшие части предохранителя проводов от бомбы электродов; выпрямите их и измерте их общая длина в сантиметрах. Вычтите эту длину от начальной длины 10 сантиметров и введите эту величину в документации как количество сожженой проволоки.

1) Frenkel, M., “Thermochemistry and Equilibria of Organic Compounds,” VCH Publishers, Inc., 1993.

2) Daniels, Williams, Bender, Alberty, Cornwell, and Harriman, “Experimental Physical Chemistry,” 7th edition, McGraw-Hill, 1970, Chapter 2.

3) Shoemaker, Garland, and Nibler, “Experiments in Physical Chemistry,” 6th edition, McGrawHill, 1996.

4) Parr Instrument Company, “Instructions For The 1341 Plain Jacket Oxygen Bomb Calorimeter,” Technical Manual, 1982