爆弾熱量計とは

爆弾熱量計は、通常は非反応性のステンレス鋼で作られた「爆弾」または燃焼室を含む実験装置であり、有機化合物は酸素の燃焼によって消費されます。 含まれているのは、爆弾が水没する特定の量の水を入れたデュワー瓶です。 燃焼によって発生した熱（Q）はすべて水に流れ込み、その温度（T）が上昇し、非常に慎重に測定されます。 重量、温度、および装置パラメータから、正確な熱または燃焼の「エンタルピー」（ΔHc）を決定できます。 その値は、消費される物質の構造特性を評価するために使用できます。

体積膨張は剛性爆弾の設計により防止されているため、たとえ二酸化炭素と水蒸気が燃焼によって生成されても、一定の体積（V）で発生します。 仕事がWである方程式dW = P（dV）ではdV = 0であるため、実行される仕事はありません。 また、熱（Q）は出入りせず、すべてがデュワー瓶内にあるため、プロセスは「断熱」、つまりdQ = 0です。 これは、ΔHc = C vΔTを意味します。ここで、C _vは一定体積での熱容量です。 爆弾熱量計自体の特性により、データ調整が必要です。 燃焼を引き起こすヒューズの燃焼によって導入される熱があり、爆弾熱量計がほぼ断熱的にのみ機能するという事実があります。

爆弾熱量計には、技術的用途と工業的用途の両方を含む多くの用途があります。 歴史的に、実験室では、結合エネルギーを割り当てることを目的として、炭化水素および炭化水素誘導体が爆弾熱量計で燃焼されてきました。 このデバイスは、芳香族化合物のパイ結合などの理論的な安定化エネルギーの導出にも使用されています。 この手順は、学部生の大学での指導の一環として、もし実践されていなければ、学生に示されることがあります。 工業的に、爆弾熱量計は、推進剤と爆発物のテスト、食品と代謝の研究、および焼却と温室効果ガスの評価に使用されます。

1つの芳香族溶媒であるベンゼン（C ₆ H ₆ ）の例を考えると、各分子には6つの等価な炭素-炭素結合と6つの等価な炭素-水素結合があります。 共鳴の概念がなければ、ベンゼンの炭素-炭素結合は一見異なっているはずです。3つの二重結合と3つの単結合があるはずです。 ベンゼンは、架空の化学物質である1、3、5-シクロヘキサトリエンに代表されるはずです。 ただし、爆弾熱量計を使用すると、6つの均一な結合の実際のエネルギーは、ベンゼンのトリエンと比較したエネルギー差が36 kcal / molまたは151 kj / molになります。 このエネルギー差は、ベンゼンの共鳴安定化エネルギーです。