اصولاً کالریمتر یک روش اساسی اندازه گیری دوز جذب است ، ولی غیر حساس بوده و معمولاً نیاز به وسائل پیچیده ای دارد ، به آسانی قابل حمل نبوده و به طور تجاری در دسترس نمی باشد ، به کندی عمل نموده و از زمانی که برای اندازه گیری تنظیم می شود مدتی طول می کشد تا به پایداری حرارتی برسد . در نتیجه کالریمتر معمولاً برای کارهای استاندارد و یا کاربردهای تحقیقاتی محدود می شود .
کالریمترها از نظر اندازه گیری به دو نوع هم دما ( ایزوترم ) و غیر هم دما تقسیم می شوند . کالریمترهای هم دما ، مانند کالریمتر یخی ، تغییرات فازی در یک درجه حرارت مشخص را که در اثر جذب انرژی به وجود می آید ، اندازه گیری می نمایند . حال آنکه کالریمترهای غیر هم دما مقدار انرژی جذب شده را توسط تغییرات درجه حرارت اندازه گیری نموده ، و معمولاً به دو صورت با درجه حرارت محیط ثابت و بی دررو ( آدیاباتیک ) مورد استفاده قرار می گیرند .
کالریمتر های هم دما :
از دیر باز برای اندازه گیری فرآیند های حرارتی طولانی مدت استفاده می شده است . مخلوط آب و یخ جدا شده از محیط اطراف ، قادر است درجه حرارت ثابت و تکرارناپذیری تا حدود ˚C4-10 را ایجاد نماید . در این گونه کالریمترها ماده جاذب انرژی مخلوط آب و یخ بوده که عملاً هیچگونه تبادل انرژی با پوشش آب_یخ اطراف آن نداشته و با جذب انرژی تغییراتی در حجم یخ کالریمتر در اثر تغییر فاز یخ به آب به وجود می آید . بنابراین چنانچه آب و یخ در تعادل ترمودینامیکی باشند ، مقدار یخی که تغییر فاز می دهد متناسب با انرژی توزیع شده در ماده جاذب است . این نوع کالریمترها در اندازه گیری های میکروکالیمتری( برای اندازه گیری اشعه ) مناسب نیستند .
کالریمترهای غیر هم دما :
الف _ با توجه حرارت محیط ثابت : در این نوع کالریمترها ماده جاذب انرژی در پوششی با درجه حرارت ثابت و یکنواخت محصور بوده و معمولاً از آن برای اندازه گیری فرآیندهای حرارتی کوتاه مدت ، خصوصاً با تندی ثابت استفاده می شود . مزیت این کالریمترها در این است که انرژی مبادله شده توسط جاذب کالریمتر با پوشش توسط قوانین شار انرژی قابل محاسبه و اصلاح است . برای پوشش درجه حرارت ثابت معمولاً از مخلوط آب و یخ استفاده می شود .
ب _ کالریمترهای بی دررو : چنانچه جسمی هیچگونه تبادل حرارتی با محیط نداشته باشد ، بنا به تعریف تعادل بی دررو دارد . و این در صورتی است که درجه حرارت جسم و محیط اطرافش همواره یکسان باشد . در یک سیستم کالریمتری چنانچه تغییرات درجه حرارت در اثر اتلاف حرارت نسبت به درجه حرارت قابل اندازه گیری ناچیز باشد ، عملاً آن را سیستم بی دررو می نامند . در این سیستم ها ماده ای که دوز جذب در آن اندازه گیری می شود ، به نام ماده جاذب یا عنصر حرارتی ، با توده ای از مواد ، معمولاً به نام پوشش ، محصور شده و مجموعه در داخل جرم بیشتری از مواد به نام محافظ محصور وجدا می شود . بسته به نحو کار کالریمتر در داخل یا برخی قسمتها ، اعم از عنصر حرارتی ، پوشش و حفاظ وسایل حساس به درجه حرارت ( ترمیستر یا ترموکوپل ) و گرم کن الکتریکی نصب شده است . با استفاده از این وسائل پوشش اطراف ماده جاذب به گونه ای کنترل می شود که همواره درجه حرارت ماده جاذب را داشته باشد . مزیت این سیستم ها کاهش اتلاف حرارتی و اشکال آن عدم امکان ارزیابی یا اصلاح این اتلاف ، هر چند جزئی ، می باشد .
ج – کالریمترهای شبه بی دررو : در این سیستم برای کاهش اتلاف حرارت ، درجه حرارت پوشش به گونه ای تغییر داده می شود که همواره تبادل حرارتی با ماده جاذب کالریمتر ناچیز باشد . به علاوه در این سیستم می توان اتلاف حرارتی هر چند ناچیز را با استفاده از منحنی درجه حرارت _ زمان در عنصر حرارتی ارزیابی نمود . اصول این نوع کالریمتر را می توان به راحتی با شکل شماتیکی10-1 توضیح داد . ملاحظه می شود عنصر حرارتی ( ماده جاذب کالریمتر ) توسط پوشش احاطه شده و تغییر درجه حرارت پوشش توسط حفاظ اطراف آن و از طریق یک مکانیزم کنترلی بیرونی انجام می شود . در این شکل منحنی های تغییرات درجه حرارت ماده حاجب ، پوشش و حفاظ اطراف آن نسبت به زمان برای یک اندازه گیری کالریمتری نشان داده شده است .
درجه حرارت حفاظ قبل از آغاز اندازه گیری برای مدتی ثابت نگه داشته می شود تا درجه حرارت ماده جاذب و پوشش ان نیز به درجه حرارت تعادل برسد . چنانچه این زمان به قدر کافی باشد ، میزان تغییرات درجه حرارت به مقادیر بسیار ناچیزی کاهش می یابد . به عبارت دیگر مبادله حرارت با پوشش ناچیز می شود . در این لحظه می توان تابش پرتو به کالریمتر را آغاز نمود . همزمان با تابش پرتو با تندی معین ، بایستی درجه حرارت پوشش نیز با اعمال انرژی با همان تندی افزایش یابد. زیرا چنانچه افزایش میزان درجه حرارت در هر دو یکسان باشد ، مبادله حرارت کماکان ناچیز باقی می ماند . برای این کار درجه حرارت حفاظ در طول تابش پرتو بایستی درجه حرارت ماده جاذب را به طور خطی تعقیب نموده و با همان تندی افزایش یابد . کنترل بی دررو درجه حرارت حفاظ می تواند به طور دقیق توسط کنترل فیدبک خودکار انجام شود .
در انتهای زمان تابش اشعه ، به طور همزمان کلیه اعمال حرارتی قطع می شود . در این حالت سیستم در وضعیت جدیدی از حالت تعادل بوده و می تواند اندازه گیری جدیدی را شروع نماید . در صورت کنترل صحیح درطول اندازه گیری مبادله ناجیز حرارت نبایستی تغییر نماید . اگر مبادله حرارتی بین ماده جاذب و پوشش در آغاز آزمایش صفر بوده و میزان افزایش درجه حرارت در هر دو دقیقاً یکسان باشد، سیستم آدیاباتیک کامل بوده و نیازی به هیچگونه اصلاحی ندارد . ولی عملاً آغاز آزمایش مبادله حرارتی ناچیزی وجود داشته و میزان افزایش درجه حرارت جاذب و پوشش و حفاظ کاملاً یکسان تنظیم نمی شود ، بنابراین در انتهای اندازه گیری مبادله حرارتی متفاوتی وجود دارد . با ثبت منحنی های درجه حرارت –زمان در کالریمتر و مشخص شدن سابقه درجه حرارت پوشش ، هر گونه اتلاف انرژی می تواند ارزیابی شده و اصطلاحاً مربوط به آن در محاسبه دوز جذب اعمال شود .