Das Bombenkalorimeter ist ein Laborgerät, das eine „Bombe“ oder eine Brennkammer enthält – die normalerweise aus nicht reaktivem Edelstahl besteht – in der eine organische Verbindung durch Verbrennen von Sauerstoff verbraucht wird. Im Lieferumfang enthalten ist eine Dewar-Flasche mit einer bestimmten Wassermenge, in die die Bombe getaucht wird. Die gesamte durch die Verbrennung erzeugte Wärme (Q) geht in das Wasser über, dessen Temperatur (T) ansteigt und sehr sorgfältig gemessen wird. Aus den Gewichten, Temperaturen und Apparateparametern kann eine genaue Wärme oder „Verbrennungsenthalpie“ (ΔHc) bestimmt werden. Dieser Wert kann verwendet werden, um die strukturellen Eigenschaften des konsumierten Stoffes zu bewerten.
Die Volumenausdehnung wird durch das starre Bombendesign verhindert, so dass, obwohl bei der Verbrennung Kohlendioxid und Wasserdampf erzeugt werden, diese bei konstantem Volumen (V) auftritt. Da dV = 0 in der Gleichung dW = P(dV), wobei Arbeit W ist, wird keine Arbeit verrichtet. Da Wärme (Q) weder ein- noch austritt – da sich alles in der Dewar-Flasche befindet – ist der Prozess „adiabatisch“, d. h. dQ=0. Dies bedeutet ΔHc=CvΔT, wobei Cv die Wärmekapazität bei konstantem Volumen ist. Aufgrund der Eigenschaften des Bombenkalorimeters selbst ist eine Datenanpassung erforderlich; Hinzu kommt die durch das Abbrennen des Zünders eingebrachte Wärme, die die Verbrennung auslöst, und die Tatsache, dass das Bombenkalorimeter nur annähernd adiabatisch funktioniert.
Das Bombenkalorimeter hat eine Reihe von Anwendungen, die sowohl technische als auch industrielle Anwendungen umfassen. Historisch wurden im Labor Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffderivate in einem Bombenkalorimeter mit dem Ziel verbrannt, Bindungsenergien zuzuweisen. Das Gerät wurde auch verwendet, um theoretische Stabilisierungsenergien abzuleiten, wie die der pi-Bindung in aromatischen Verbindungen. Das Verfahren kann den Studierenden im Rahmen des grundständigen College-Unterrichts demonstriert werden – sofern sie nicht von ihnen praktiziert werden. Industriell wird das Bombenkalorimeter bei der Prüfung von Treib- und Sprengstoffen, bei der Untersuchung von Lebensmitteln und Stoffwechsel sowie bei der Bewertung von Verbrennungs- und Treibhausgasen eingesetzt.
Betrachtet man das Beispiel eines aromatischen Lösungsmittels, Benzol (C6H6), gibt es in jedem Molekül sechs äquivalente Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen und sechs äquivalente Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen. Ohne das Konzept der Resonanz sollten die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen in Benzol scheinbar anders sein – es sollte drei Doppelbindungen und drei Einfachbindungen geben. Benzol sollte durch die fiktive Chemikalie 1, 3, 5-Cyclohexatrien gut vertreten sein. Durch die Verwendung eines Bombenkalorimeters ergibt die tatsächliche Energie der sechs einheitlichen Bindungen jedoch für Benzol einen Energieunterschied von 36 kcal/mol oder 151 kj/mol gegenüber dem Trien. Diese Energiedifferenz ist die Resonanzstabilisierungsenergie von Benzol.