Когда поставщик угля указывает теплоемкость 25 000 кДж/кг, или в технических характеристиках дизельного топлива указана высшая теплотворная способность 45,5 МДж/кг, или лаборатория пожарной безопасности сертифицирует строительный материал по стандарту ISO 1716 -, каждое из этих чисел относится к калориметру кислородной бомбы. А для большинства современных лабораторий инструментом, выполняющим эту работу, является калориметр изопериболической бомбы.
Принцип измерения не менялся более столетия. Точно взвешенный образец -, состоящий из нескольких десятых грамма угля или пары миллилитров топлива -, помещается внутри тяжелой бомбы из нержавеющей стали, в которой затем создается давление чистого кислорода примерно до 30 бар. Бомба находится в ведре с водой, а платиновая проволока, вплавленная в образец, воспламеняет материал. При полном сгорании выделяется тепло, которое повышает температуру бомбы, воды и ведра. Измерьте это повышение температуры, примените известную теплоемкость прибора, и вы получите высшую теплоту сгорания - общее количество тепла, выделяющегося при сжигании образца при постоянном объеме.
Часть «изоперибол» — это то, что отличает современные инструменты от их более простых предков. По-гречески изоперибол означает «постоянная среда». Бомба и ведро окружены водяной рубашкой, в которой поддерживается постоянная температура на протяжении всего цикла -, обычно в пределах ±0,01 градуса. Поскольку ведро начинает работать при температуре, близкой к комнатной, и во время сгорания нагревается всего на несколько градусов, небольшое и поддающееся расчету количество тепла протекает через границу оболочки ведра-. Прибор непрерывно измеряет температуру рубашки, применяет математическую поправку на охлаждение (поправка Рено-Пфаундлера в большинстве реализаций) и получает скорректированное повышение температуры, которое учитывает каждый джоуль тепла, передаваемого с окружающей средой.
Что делает изоперибол рабочей лошадкой промышленной калориметрии, так это баланс, который он обеспечивает. Полностью адиабатические системы отслеживают температуру рубашки в соответствии с температурой ковша, устраняя поправку, но усложняя механическую работу и замедляя работу. Статические-системы с рубашками вообще без контроля температуры проще, но требуют более серьезных корректировок и тщательного контроля окружающей среды. Блок изоперибола управляет рубашкой с помощью электрического нагревателя и контура термометра, проводит полное испытание угля или топлива примерно за 8–12 минут и обеспечивает повторяемость в пределах ±50 Дж/г -, что вполне соответствует требованиям ASTM D5865 для угля, ASTM D240 для жидкого топлива и ISO 1716 для строительных материалов.