Cuando un proveedor de carbón indica un contenido calorífico de 25.000 kJ/kg, o una hoja de especificaciones de diésel enumera un poder calorífico bruto de 45,5 MJ/kg, o un laboratorio de seguridad contra incendios certifica un material de construcción según ISO 1716 -, cada uno de esos números se remonta a un calorímetro de bomba de oxígeno. Y en la mayoría de los laboratorios modernos, el instrumento que realiza el trabajo es una bomba calorimétrica isoperibólica.
El principio de medición no ha cambiado en más de un siglo. Una muestra pesada con precisión - unas pocas décimas de gramo de carbón o un par de mililitros de combustible - se sella dentro de una pesada bomba de acero inoxidable, que luego se presuriza con oxígeno puro a unos 30 bar. La bomba se coloca en un balde de agua y un alambre de platino fusionado en la muestra enciende el material. La combustión completa libera calor, lo que eleva la temperatura de la bomba, el agua y el cubo. Mida ese aumento de temperatura, aplique la capacidad calorífica conocida del instrumento y tendrá el poder calorífico bruto - el calor total liberado al quemar la muestra a volumen constante.
La parte "isoperibol" es lo que separa a los instrumentos modernos de sus ancestros más simples. En griego, isoperibol significa "ambiente constante". La bomba y el cubo están rodeados por una camisa de agua que se mantiene a una temperatura constante durante todo el recorrido - normalmente dentro de ±0,01 grados. Debido a que el balde comienza cerca de la temperatura ambiente y se calienta solo unos pocos grados durante la combustión, una cantidad pequeña y calculable de calor se escapa a través del límite de la camisa del balde-. El instrumento mide la temperatura de la chaqueta continuamente, aplica una corrección matemática de enfriamiento (la corrección Regnault-Pfaundler en la mayoría de las implementaciones) y llega a un aumento de temperatura corregido que representa cada julio de calor intercambiado con el medio ambiente.
Lo que convierte al isoperibol en el caballo de batalla de la calorimetría industrial es el equilibrio que logra. Los sistemas totalmente adiabáticos rastrean la temperatura de la camisa para que coincida con la del cucharón, eliminando la corrección pero agregando complejidad mecánica y recorridos más lentos. Los sistemas de camisa estática-, sin ningún control de temperatura, son más simples pero requieren correcciones mayores y un control ambiental cuidadoso. Una unidad isoperibol controla la chaqueta con un calentador eléctrico y un circuito de termómetro, ejecuta una prueba completa de carbón o combustible en aproximadamente 8 a 12 minutos y ofrece repetibilidad dentro de ±50 J/g - cómodamente dentro de los requisitos de ASTM D5865 para carbón, ASTM D240 para combustibles líquidos e ISO 1716 para materiales de construcción.