Máy đo nhiệt lượng-Bomb nhiệt lượng. Nguyên lý đo, cấu tạo và các chế độ đo – iLAB

Bom nhiệt lượng là gì ?

• Bom nhiệt lượng dùng để đo lượng nhiệt được tạo ra do quá trình đốt cháy một mẫu trong bình kín có chứa oxy, chung quanh bao bọc bởi nước dưới các điều kiện thử nghiệm được kiểm soát . Thuật ngữ “ Bom nhiệt lượng oxy” được sử dụng thường xuyên hơn.
• Kết quả của phép đo gọi là nhiệt trị hay giá trị BTU,HHV và cùng với các giá trị được xác định khác cho phép người phân tích kết luận về chất lượng,sinh hóa lý cũng như các quyết định liên quan đến tài chính.
• Khoảng 1g mẫu rắn hay lỏng được cho vào cốc mẫu và được đặt vào bên trong của bình kín làm bằng thép không rỉ , có chứa oxy với áp suất 30bar ( với độ tinh khiết 99.98 % ) . Mẫu được đốt cháy thông qua sợi chỉ cotton được nối với dây đánh lửa bên trong bình phân hủy và được đốt cháy .Trong quá trình đốt cháy nhiệt độ của cốc mẫu có thể lên tới 1000 oC(1800 oF) và áp suất có thể tăng lên xấp xỉ 200 bar ( 2900 psi ) trong vài ms . Tất cả các chất hữu cơ sẽ được đốt cháy dưới những điều kiện này và bị oxy hóa , thậm chí các chất vô cơ cũng sẽ bị oxy hóa ở một mức độ nào đó.

Phản ứng hóa học ?

Tất cả các hợp chất hữu cơ được đốt cháy ( oxy hóa ) trong quá trình đốt

• Hydro hình thành H2O
• Carbon hình thành CO2
• Halogens and Sulfur có thể được xác định bằng pp sắc ký ion, chuẩn độ ,phép đo quang, ISE

Nguyên lý máy đo nhiệt lượng 

• Bình kín có chứa nước bên trong ( còn gọi lớp áo nhiệt bên trong) bao quanh bomb nhiệt lượng có chứa mẫu cần đốt . Máy đo nhiệt lượng khiến Lượng nhiệt được tạo ra bởi quá trình đốt cháy mẫu dưới tác động của oxy được truyền nhiệt qua lớp áo nhiệt này ra bên ngoài
• Để đảm bảo lượng nhiệt được tạo ra trong quá trình đốt cháy không thoát ra khỏi hệ thống hoặc hệ thống không nhận nhiệt từ môi trường bên ngoài ( khi nhiệt độ phòng thay đổi ) một lớp nước bọc chung quanh lớp áo nhiệt bên trong được sử dụng như là lớp cách nhiệt ( còn gọi lớp áo nhiệt bên ngoài )

Sơ đồ nguyên lý  máy đo nhiệt trị

Chế độ đo đoạn nhiệt (Adiabatic mode)

Trong nhiệt động lực học, quá trình đoạn nhiệt (tiếng Anh: adiabatic process) là quá trình xảy ra mà không có sự trao đổi nhiệt hay vật chất giữa hệ và môi trường ngoài.Trong một quá trình đoạn nhiệt, năng lượng được trao đổi chỉ là công.^[1][2] Quá trình đoạn nhiệt cung cấp một cơ sở khái niệm khắt khe cho lý thuyết được sử dụng để giải thích định luật 1 của nhiệt động lực học, và do đó nó là một khái niệm quan trọng trong nhiệt động lực học.

Trong chế độ này , nhiệt độ Tov thay đổi theo sự thay đổi của Tiv trong quá trình thí nghiệm

Sự cách nhiệt gần tới mức hoàn hảo càng tốt . Ảnh hưởng từ môi trường ( nhiệt độ phòng ) phải rất nhỏ bằng cách sử dụng máy điều hòa để sai số phép đo nhỏ nhất có thể

Chế độ đo đẳng nhiệt ( Isoperibol mode)

Quá trình đẳng nhiệt (tên tiếng Anh là isothermal process) là quá trình biến đổi trạng thái của chất khí trong điều kiện nhiệt độ không thay đổi.

Trong chế độ này , nhiệt độ Tov được giữ không thay đổi trong quá trình thí nghiệm

Sự cách nhiệt bằng cách giữ cho nhiệt độ Tov không đổi không cho phép cách ly hoàn toàn . Do đó có sự trao đổi nhiệt độ giữa lớp bên trong và bên ngoài . Ảnh hưởng từ môi trường ( nhiệt độ phòng ) phải rất nhỏ bằng cách sử dụng máy điều hòa để sai số phép đo nhỏ nhất có thể . Hệ số điều chỉnh phải được tính toán sau khi thí nghiệm