Valor calorífico de varios tipos de combustible. Análisis comparativo
En esta lección, aprenderemos a calcular la cantidad de calor que libera el combustible durante la combustión. Además, considere las características del combustible: el calor específico de combustión.
Dado que toda nuestra vida se basa en el movimiento, y el movimiento se basa principalmente en la combustión de combustible, el estudio de este tema es muy importante para comprender el tema " fenómenos térmicos».
Después de estudiar cuestiones relacionadas con la cantidad de calor y calor especifico, consideremos la cantidad de calor liberado durante la combustión del combustible.
Definición
Combustible- una sustancia que en algunos procesos (combustión, reacciones nucleares) libera calor. Es una fuente de energía.
El combustible sucede sólido, líquido y gaseoso(Figura 1).
Arroz. 1. Tipos de combustible
- Los combustibles sólidos son carbón y turba.
- Los combustibles líquidos son petróleo, gasolina y otros derivados del petróleo.
- Los combustibles gaseosos incluyen gas natural.
- Por separado, se puede destacar un muy común últimamente combustible nuclear.
La combustión de combustible es un proceso químico que es oxidativo. Durante la combustión, los átomos de carbono se combinan con los átomos de oxígeno para formar moléculas. Como resultado, se libera energía, que una persona utiliza para sus propios fines (Fig. 2).
Arroz. 2. Formación de dióxido de carbono
Para caracterizar el combustible, tal característica se utiliza como valor calorífico. El poder calorífico muestra cuánto calor se libera durante la combustión del combustible (Fig. 3). En física calorífica, el concepto corresponde calor específico de combustión de una sustancia.
Arroz. 3. Calor especifico combustión
Definición
Calor específico de combustión - cantidad física, que caracteriza al combustible, es numéricamente igual a la cantidad de calor que se libera durante la combustión completa del combustible.
El calor específico de combustión generalmente se denota con la letra . Unidades:
En unidades de medida, no hay , ya que la combustión del combustible se produce a una temperatura casi constante.
El calor específico de combustión se determina empíricamente utilizando instrumentos sofisticados. Sin embargo, existen tablas especiales para resolver problemas. A continuación damos los valores del calor específico de combustión para algunos tipos de combustible.
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Sustancia |
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Tabla 4. Calor específico de combustión de algunas sustancias
A partir de los valores dados, se puede ver que durante la combustión se libera una gran cantidad de calor, por lo que se utilizan las unidades de medida (megajulios) y (gigajulios).
Para calcular la cantidad de calor que se libera durante la combustión del combustible, se utiliza la siguiente fórmula:
Aquí: - masa de combustible (kg), - calor específico de combustión del combustible ().
En conclusión, observamos que la mayor parte del combustible que utiliza la humanidad se almacena con la ayuda de la energía solar. Carbón, petróleo, gas: todo esto se formó en la Tierra debido a la influencia del Sol (Fig. 4).
Arroz. 4. Formación de combustible
En la próxima lección, hablaremos sobre la ley de conservación y transformación de la energía en los procesos mecánicos y térmicos.
Listaliteratura
- Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Física 8.- M.: Mnemosyne.
- Perishkin A.V. Física 8.- M.: Avutarda, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Física 8.- M.: Ilustración.
- Portal de Internet "festival.1september.ru" ()
- Portal de Internet "school.xvatit.com" ()
- Portal de Internet "stringer46.narod.ru" ()
Tareas para el hogar
Desarrollo de la lección (notas de la lección)
Línea UMK A. V. Peryshkin. Física (7-9)
¡Atención! El sitio de administración del sitio no es responsable del contenido. desarrollos metodológicos, así como para el cumplimiento del desarrollo de la Norma Educativa del Estado Federal.
"Para calentar a los demás, la vela debe apagarse"
M. Faraday.
Objetivo: Estudiar los problemas del uso de la energía interna del combustible, la liberación de calor durante la combustión del combustible.
Objetivos de la lección:
educativo:
- repetir y consolidar conocimientos sobre el material cubierto;
- introducir el concepto de energía del combustible, calor específico de combustión del combustible;
- continuar desarrollando habilidades en la resolución de problemas computacionales.
desarrollando:
- desarrollar el pensamiento analítico;
- desarrollar la capacidad de trabajar con tablas y sacar conclusiones;
- desarrollar la capacidad de los estudiantes para presentar hipótesis, argumentarlas, expresar de manera competente sus pensamientos en voz alta;
- desarrollar la observación y la atención.
educativo:
- Sacar un tema actitud cuidadosa al uso de los recursos combustibles;
- cultivar interés en el tema mostrando la conexión del material estudiado con la vida real;
- desarrollar habilidades de comunicación.
Resultados del tema:
Los estudiantes deben saber:
- el calor específico de combustión del combustible es una cantidad física que muestra cuánto calor se libera durante la combustión completa del combustible que pesa 1 kg;
- cuando se quema combustible, se libera una cantidad significativa de energía, que se utiliza en la vida cotidiana, la industria, la agricultura, las centrales eléctricas y el transporte por carretera;
- una unidad de medida para el calor específico de combustión del combustible.
Los estudiantes deben ser capaces de:
- explicar el proceso de liberación de energía durante la combustión del combustible;
- utilice la tabla de calor específico de combustión del combustible;
- comparar el calor específico de combustión del combustible varias sustancias y la energía liberada durante la combustión varios tipos combustible.
Los estudiantes deben aplicar:
- fórmula para calcular la energía liberada durante la combustión del combustible.
Tipo de lección: lección aprendiendo material nuevo.
Equipo: una vela, un plato, un vaso, una hoja de una planta, combustible seco, 2 lámparas de alcohol, gasolina, alcohol, 2 tubos de ensayo con agua.
durante las clases
1. Momento organizativo.
Saludar a los estudiantes, verificar la preparación para la lección.
Se sabe que el gran científico M. V. Lomonosov trabajó en el tratado "Reflexiones sobre la causa del calor y el frío" en 1744. Los fenómenos térmicos juegan un papel muy importante en el mundo que nos rodea, en la vida del hombre, las plantas, los animales, así como en la tecnología.
Vamos a comprobar qué tan bien has dominado este conocimiento.
2. Motivación por las actividades de aprendizaje.
¿Tiene alguna pregunta sobre tareas para el hogar? Veamos cómo lo manejaste:
- dos estudiantes presentan la solución de los problemas del hogar en la pizarra.
1) Determine la humedad absoluta del aire en una despensa con un volumen de 10 m 3 si contiene vapor de agua que pesa 0,12 kg.
2) La presión del vapor de agua en el aire es de 0,96 kPa, la humedad relativa del aire es del 60%. ¿Cuál es la presión del vapor de agua saturado a la misma temperatura?
- 1 estudiante (Dima) completa el diagrama en la pizarra;
tarea: firme junto a cada flecha el nombre de los procesos y la fórmula para calcular la cantidad de calor en cada uno de ellos
- Mientras tanto, los muchachos están trabajando en la pizarra, completaremos otra tarea.
Mire el texto que se muestra en la diapositiva y encuentre los errores físicos que cometió el autor (sugiera la respuesta correcta):
1) En un día soleado, los muchachos fueron a acampar. Para que no sea tan caliente, los chicos se vistieron de trajes oscuros. Por la noche se volvió fresco, pero después de nadar se puso más cálido Los chicos se sirvieron té caliente en tazas de hierro y lo bebieron con placer, sin quemarse. ¡¡¡Era muy intersante!!!
Respuesta: la oscuridad absorbe más el calor; durante la evaporación, la temperatura corporal disminuye; La conductividad térmica de los metales es mayor, por lo que se calienta más.
2) Al despertarse más temprano de lo habitual, Vasya recordó de inmediato que a las ocho de la mañana había acordado con Tolya ir al río para observar la deriva del hielo. Vasya salió corriendo a la calle, Tolya ya estaba allí. "¡Aquí está el tiempo hoy! - en lugar de un saludo, dijo con admiración. "Qué sol, y la temperatura en la mañana es de -2 grados centígrados". "No, -4", objetó Vasya. Los chicos discutieron, luego se dieron cuenta de lo que pasaba. “Tengo un termómetro al viento, y tú lo tienes en un lugar apartado, así que tuyo y muestra mas”, adivinó Tolia. y los chicos corrieron chapoteando a través de charcos.
Respuesta: en presencia de viento, la evaporación ocurre más intensamente, por lo que el primer termómetro debe mostrar una temperatura más baja; A temperaturas por debajo de 00C, el agua se congela.
Bien hecho, todos los errores encontrados correctamente.
Comprobemos la corrección de la solución de los problemas (los alumnos que resolvieron los problemas comentan su solución).
Y ahora veamos cómo Dima hizo frente a su tarea.
¿Dima nombró correctamente todas las transiciones de fase? ¿Qué sucede cuando se coloca un palo de madera en una llama? (Ella arderá)
Notaste correctamente que se está produciendo el proceso de combustión.
Probablemente ya hayas adivinado de qué hablaremos hoy (presentar hipótesis).
¿Qué preguntas crees que podremos responder al final de la lección?
- comprender el significado físico del proceso de combustión;
- averiguar qué determina la cantidad de calor liberado durante la combustión;
- averiguar la aplicación de este proceso en la vida, en la vida cotidiana, etc.
3. Material nuevo.
Todos los días podemos observar cómo se quema el gas natural en el quemador de una estufa. Este es el proceso de combustión.
Experiencia número 1. La vela se fija en el fondo del plato con plastilina. Enciende una vela, luego ciérrala con un frasco. Unos momentos después, la llama de la vela se apagará.
Se crea una situación problemática, en cuya solución los estudiantes concluyen: la vela arde en presencia de oxígeno.
Preguntas para la clase:
¿Qué interviene en el proceso de combustión?
¿Por qué se apaga la vela? ¿En qué condiciones se produce la combustión?
¿De qué se libera la energía?
Para hacer esto, recuerda la estructura de la materia.
¿De qué está hecha la sustancia? (de moléculas, moléculas de átomos)
¿Qué tipos de energía tiene una molécula? (cinético y potencial)
¿Se puede dividir una molécula en átomos? (Sí)
Para dividir las moléculas en átomos, es necesario vencer las fuerzas de atracción de los átomos, lo que significa que se debe realizar un trabajo, es decir, se debe gastar energía.
Cuando los átomos se combinan para formar una molécula, por el contrario, se libera energía. Tal combinación de átomos en moléculas ocurre durante la combustión del combustible. El combustible convencional contiene carbono. Ha determinado correctamente que la combustión es imposible sin acceso al aire. Durante la combustión, los átomos de carbono se combinan con los átomos de oxígeno en el aire, formando una molécula de dióxido de carbono y liberando energía en forma de calor.
Y ahora hagamos un experimento y veamos la combustión simultánea de varios tipos de combustible: gasolina, combustible seco, alcohol y parafina. (Experimento No. 2).
¿Qué es común y en qué se diferencia la combustión de cada tipo de combustible?
Sí, cuando se quema cualquier sustancia, se forman otros productos de combustión. Por ejemplo, cuando se quema madera, quedan cenizas y se liberan dióxido de carbono, monóxido de carbono y otros gases. .
Pero, ¡el propósito principal del combustible es dar calor!
Veamos otra experiencia.
Experiencia #3:(en dos lámparas de alcohol idénticas: una llena de gasolina, la otra con alcohol, se calienta la misma cantidad de agua).
Preguntas de experiencia:
¿Qué energía se utiliza para calentar el agua?
¿Y cómo determinar la cantidad de calor que se utilizó para calentar el agua?
¿En qué caso el agua hirvió más rápido?
¿Qué conclusión se puede sacar de la experiencia?
¿Qué combustible, el alcohol o la gasolina, despidió más calor durante la combustión completa? (la gasolina es más calor que el alcohol).
Profesor: Una cantidad física que muestra cuánto calor se libera durante la combustión completa de un combustible que pesa 1 kg se llama calor específico de combustión del combustible, denotado por la letra q. Unidad de medida J/kg.
El calor específico de combustión se determina experimentalmente con instrumentos bastante complejos.
Los resultados de los datos experimentales se muestran en la tabla del libro de texto (pág. 128).
Trabajemos con esta mesa.
Preguntas de la tabla:
- ¿Cuál es el calor específico de combustión de la gasolina? (44 MJ/kg)
- ¿Qué significa esto? (Esto significa que la combustión completa de gasolina de 1 kg de peso libera 44 MJ de energía).
- ¿Qué sustancia tiene el menor calor específico de combustión? (leña).
- ¿Qué combustible produce más calor cuando se quema? (hidrógeno, ya que su calor específico de combustión es mayor que los demás).
- ¿Cuánto calor se libera durante la combustión de 2 kg de alcohol? ¿Cómo lo definiste?
- ¿Qué necesitas saber para calcular la cantidad de calor liberado durante la combustión?
Concluyen que para encontrar la cantidad de calor, es necesario conocer no solo el calor específico de combustión del combustible, sino también su masa.
Esto significa que la cantidad total de calor Q (J) liberado durante la combustión completa de m (kg) de combustible se calcula mediante la fórmula: q = q · metro
Escribamos en un cuaderno.
¿Y cómo encontrar la masa de combustible combustible a partir de esta fórmula?
Exprese el calor específico de combustión a partir de la fórmula. (Puede llamar al alumno a la pizarra para escribir fórmulas)
minuto de educación física
Estamos cansados. Vamos a relajarnos un poco. Enderezar la espalda. Enderezar los hombros. Voy a nombrar el combustible, y si crees que es sólido, baja la cabeza, si es líquido, entonces levanta las manos, y si es gaseoso, tira de las manos hacia adelante.
El carbón es duro.
El gas natural es gaseoso.
El aceite es líquido.
La madera es sólida.
La gasolina es líquida.
La turba es dura.
La antracita es dura.
El queroseno es líquido.
El gas de horno de coque es gaseoso.
¡Bien hecho! Los más atentos y atléticos que tenemos... Siéntate.
Maestro:¡Tipo! Pensemos en la pregunta: "¿El proceso de combustión es amigo o enemigo de una persona?"
Experiencia número 4. Repitamos el experimento con una vela encendida, pero ahora ponemos una hoja de una planta al lado de las velas.
¿Ves lo que le pasó a la planta junto a la llama de la vela?
Que. cuando se usa combustible, no se debe olvidar el daño de los productos de combustión a los organismos vivos.
4. Fijación.
Chicos, díganme por favor, ¿qué es el combustible para nosotros? La comida juega el papel de combustible en el cuerpo humano. Diferentes tipos de alimentos, como diferentes tipos de combustible, contienen una cantidad diferente de energía. (Muestre la tabla en la computadora "Valor calórico específico de los productos alimenticios").
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Valor calorífico específico del combustible q, MJ/kg |
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pan de trigo |
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pan de centeno |
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Papa |
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Carne de res |
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carne de pollo |
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Manteca |
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Queso cottage graso |
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Aceite de girasol |
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Uva |
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rollo de chocolate |
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helado cremoso |
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Kirieshki |
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Té dulce |
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"Coca Cola" |
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grosella negra |
Sugiero que se unan en grupos (1 y 2, 3 y 4 escritorios) y completen las siguientes tareas (según el folleto). Tiene 5 minutos para completar, después de lo cual discutiremos los resultados.
Tareas para grupos:
- Grupo 1: cuando te preparas para lecciones de 2 horas, gastas 800 kJ de energía. ¿Recuperarás tu reserva de energía si te comes un paquete de patatas fritas de 28g y bebes un vaso de Coca-Cola (200g)?
- Grupo 2: ¿Qué tan alto puede subir una persona que pesa 70 kg si come un sándwich con mantequilla (100 g pan de trigo y 50 g de mantequilla).
- Grupo 3: es suficiente que consumas 100 g de requesón, 50 g de pan de trigo, 50 g de carne de res y 100 g de papas, 200 g de té dulce (1 vaso) durante el día. Cantidad requerida energía para un estudiante de 8º grado es de 1,2 MJ.
- Grupo 4: qué tan rápido debe correr un atleta de 60 kg si come un sándwich con mantequilla (100 g de pan de trigo y 50 g de mantequilla).
- Grupo 5: ¿cuánto chocolate puede comer un adolescente de 55 kg para reponer la energía que gastó leyendo un libro sentado? (En una hora)
Consumo energético aproximado de un adolescente de 55 kg de peso en 1 hora para diversas actividades
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lavando platos |
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preparándose para las lecciones |
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leyendo para ti mismo |
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Sentado (en reposo) |
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ejercicio físico |
- Grupo 6: ¿Recuperará energía un atleta de 70 kg después de nadar durante 20 minutos si come 50 g de pan de centeno y 100 g de carne de res?
Consumo de energía aproximado de una persona en 1 hora para varios tipos de actividades (por 1 kg de masa)
Los grupos presentan la solución al problema en una hoja de papel, luego pasan a la pizarra por turnos y la explican.
5. Reflexión. Resumen de la lección.
¿Recordemos qué tareas nos propusimos al comienzo de la lección? ¿Hemos logrado todo?
Los muchachos en un círculo hablan en una oración, eligiendo el comienzo de la frase de la pantalla reflectante en el pizarrón:
- hoy me entere...
- fue interesante…
- fue dificil…
- hice tareas...
- Me di cuenta que...
- Ahora puedo…
- Sentí eso...
- Yo compré...
- He aprendido…
- me las arreglé…
- Fui capaz...
- Voy a tratar de…
- Me sorprendió...
- me dio una lección de vida...
- Quise…
1. ¿Qué cosas nuevas aprendiste en la lección?
2. ¿Este conocimiento será útil en la vida?
Calificando la lección para los estudiantes más activos.
6. Dz
- Párrafo 10
- Tarea (1 a elegir):
- Nivel 1: ¿Cuánto calor producen 10 kg de carbón vegetal al quemarse?
- Nivel 2: La combustión completa del aceite libera 132 kJ de energía. ¿Qué masa de aceite se quemó?
- Nivel 3: cuánto calor se libera durante la combustión completa de 0,5 litros de alcohol (densidad del alcohol 800 kg/m3)
La humanidad, en el curso de su evolución, ha aprendido a recibir energía térmica quemando diferentes tipos combustible. El ejemplo más simple es un fuego hecho de madera, que fue encendido gente primitiva, y desde entonces turba, carbón, gasolina, petróleo, gas natural: todos estos son tipos de combustible, quemando que una persona recibe energía térmica. Entonces, ¿cuál es el calor específico de combustión?
¿De dónde proviene el calor durante la combustión?
El proceso de combustión de combustible en sí mismo es una reacción química oxidativa. La mayoría de los combustibles contienen grandes cantidades de carbono C, hidrógeno H, azufre S y otras sustancias. Durante la combustión, los átomos de C, H y S se combinan con los átomos de oxígeno O 2, dando como resultado moléculas de CO, CO 2, H 2 O, SO 2. En este caso, se libera una gran cantidad de energía térmica, que las personas han aprendido a utilizar para sus propios fines.
Arroz. 1. Tipos de combustible: carbón, turba, petróleo, gas.
La principal contribución a la liberación de calor la realiza el carbono C. La segunda mayor contribución la realiza el hidrógeno H.
Arroz. 2. Los átomos de carbono reaccionan con los átomos de oxígeno.
¿Cuál es el calor específico de combustión?
El calor específico de combustión q es una cantidad física igual a la cantidad de calor liberado durante la combustión completa de 1 kg de combustible.
La fórmula para el calor específico de combustión se ve así:
$$q=(Q \sobre m)$$
Q es la cantidad de calor liberado durante la combustión del combustible, J;
m es la masa de combustible, kg.
La unidad de q en el sistema internacional de unidades SI es J/kg.
$$[q]=(J \sobre kg)$$
Para indicar valores grandes de q, a menudo se utilizan unidades de energía fuera del sistema: kilojulios (kJ), megajulios (MJ) y gigajulios (GJ).
Los valores de q para diferentes sustancias se determinan experimentalmente.
Conociendo q, podemos calcular la cantidad de calor Q, que resultará de la combustión de combustible de masa m:
¿Cómo se mide el calor específico de combustión?
Para medir q se utilizan unos aparatos llamados calorímetros (calor - calor, metreo - medida).
Un recipiente con una porción de combustible se quema dentro del dispositivo. El recipiente se coloca en agua con una masa conocida. Como resultado de la combustión, el calor liberado calienta el agua. El valor de la masa de agua y el cambio en su temperatura nos permiten calcular el calor de combustión. A continuación, q está determinada por la fórmula anterior.
Arroz. 3. Medida del calor específico de combustión.
Dónde encontrar los valores de q
La información sobre los valores de calor específico de combustión para tipos específicos de combustible se puede encontrar en libros de referencia técnica o en sus versiones electrónicas en recursos de Internet. Suelen presentarse en forma de tabla como esta:
Calor específico de combustión, q
recursos explorados, especies modernas el combustible es limitado. Por tanto, en el futuro serán sustituidas por otras fuentes de energía:
- atómico, utilizando la energía de las reacciones nucleares;
- solar, que convierte la energía de la luz solar en calor y electricidad;
- viento;
- geotermia, aprovechando el calor de las aguas termales naturales.
¿Qué hemos aprendido?
Entonces, hemos aprendido por qué se libera mucho calor durante la combustión del combustible. Para calcular la cantidad de calor liberado durante la combustión de una determinada masa m de combustible, es necesario conocer el valor q: el calor específico de combustión de este combustible. Los valores de q se determinaron experimentalmente por métodos de calorimetría y se dan en libros de referencia.
Cuestionario de tema
Informe de Evaluación
Puntuación media: 4.2. Calificaciones totales recibidas: 65.
Cuando se quema cierta cantidad de combustible, se libera una cantidad medible de calor. Según el Sistema Internacional de Unidades, el valor se expresa en julios por kg o m 3. Pero los parámetros también se pueden calcular en kcal o kW. Si el valor está relacionado con la unidad de medida del combustible, se denomina específico.
¿Cuál es el poder calorífico de los diferentes combustibles? ¿Cuál es el valor del indicador para sustancias líquidas, sólidas y gaseosas? Las respuestas a estas preguntas se detallan en el artículo. Además, hemos preparado una tabla que muestra el calor específico de combustión de los materiales: esta información será útil al elegir un tipo de combustible de alta energía.
La liberación de energía durante la combustión debe caracterizarse por dos parámetros: alta eficiencia y ausencia de producción de sustancias nocivas.
El combustible artificial se obtiene en el proceso de procesamiento natural -. Independientemente del estado de agregación, las sustancias en su composición química tienen una parte combustible y otra no combustible. El primero es el carbono y el hidrógeno. El segundo consiste en agua, sales minerales, nitrógeno, oxígeno, metales.
Según el estado de agregación, el combustible se divide en líquido, sólido y gas. Cada grupo se ramifica en un subgrupo natural y otro artificial (+)
Al quemar 1 kg de tal "mezcla", se libera una cantidad diferente de energía. La cantidad de esta energía que se liberará depende de las proporciones de estos elementos: la parte combustible, la humedad, el contenido de cenizas y otros componentes.
El calor de combustión del combustible (HCT) se forma a partir de dos niveles: superior e inferior. El primer indicador se obtiene debido a la condensación del agua, en el segundo no se tiene en cuenta este factor.
Se necesita el TCT más bajo para calcular la necesidad de combustible y su costo, con la ayuda de dichos indicadores, se compilan balances de calor y se determina la eficiencia de las instalaciones que funcionan con combustible.
La TST se puede calcular analítica o experimentalmente. Si se conoce la composición química del combustible, se aplica la fórmula de Mendeleev. Los procedimientos experimentales se basan en la medición real del calor durante la combustión del combustible.
En estos casos, se utiliza una bomba de combustión especial: una bomba calorimétrica junto con un calorímetro y un termostato.
Las características de los cálculos son individuales para cada tipo de combustible. Ejemplo: TCT en motores Combustión interna calculado a partir del valor más bajo, porque el líquido no se condensa en los cilindros.
Parámetros de sustancias líquidas.
Los materiales líquidos, como los sólidos, se descomponen en los siguientes componentes: carbono, hidrógeno, azufre, oxígeno, nitrógeno. El porcentaje se expresa en peso.
El lastre de combustible orgánico interno está formado por oxígeno y nitrógeno, estos componentes no se queman y se incluyen en la composición de forma condicional. El lastre exterior está formado por humedad y cenizas.
En la gasolina se observa un alto calor específico de combustión. Dependiendo de la marca, es de 43-44 MJ.
También se determinan indicadores similares del calor específico de combustión para el queroseno de aviación: 42,9 MJ. El combustible diesel también cae en la categoría de líderes en términos de valor calorífico: 43.4-43.6 MJ.
Los valores de TST relativamente bajos son característicos del combustible líquido para cohetes, el etilenglicol. El alcohol y la acetona difieren en el calor específico mínimo de combustión. Su rendimiento es significativamente menor que el del combustible de motor tradicional.
Propiedades del combustible gaseoso
El combustible gaseoso consiste en monóxido de carbono, hidrógeno, metano, etano, propano, butano, etileno, benceno, sulfuro de hidrógeno y otros componentes. Estas cifras se expresan como porcentaje en volumen.
El hidrógeno tiene el mayor calor de combustión. Al arder, un kilogramo de una sustancia libera 119,83 MJ de calor. Pero tiene un alto grado de explosividad.
También se observan altos valores caloríficos en el gas natural.
Son iguales a 41-49 MJ por kg. Pero, por ejemplo, el metano puro tiene un mayor calor de combustión: 50 MJ por kg.
Cuadro comparativo de indicadores
La tabla muestra los valores del calor específico de masa de combustión de combustibles líquidos, sólidos y gaseosos.
| tipo de combustible | Unidad Rvdo. | Calor específico de combustión | ||
| M.J. | kilovatios | kcal | ||
| Leña: roble, abedul, fresno, haya, carpe | kg | 15 | 4,2 | 2500 |
| Leña: alerce, pino, abeto | kg | 15,5 | 4,3 | 2500 |
| carbón marron | kg | 12,98 | 3,6 | 3100 |
| Carbón | kg | 27,00 | 7,5 | 6450 |
| Carbón | kg | 27,26 | 7,5 | 6510 |
| Antracita | kg | 28,05 | 7,8 | 6700 |
| Bolita de madera | kg | 17,17 | 4,7 | 4110 |
| Pellet de paja | kg | 14,51 | 4,0 | 3465 |
| gránulos de girasol | kg | 18,09 | 5,0 | 4320 |
| Serrín | kg | 8,37 | 2,3 | 2000 |
| Papel | kg | 16,62 | 4,6 | 3970 |
| Enredadera | kg | 14,00 | 3,9 | 3345 |
| Gas natural | metro 3 | 33,5 | 9,3 | 8000 |
| gas licuado | kg | 45,20 | 12,5 | 10800 |
| Gasolina | kg | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| diz. combustible | kg | 43,12 | 11,9 | 10300 |
| Metano | metro 3 | 50,03 | 13,8 | 11950 |
| Hidrógeno | metro 3 | 120 | 33,2 | 28700 |
| Queroseno | kg | 43.50 | 12 | 10400 |
| gasolina | kg | 40,61 | 11,2 | 9700 |
| Aceite | kg | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| Propano | metro 3 | 45,57 | 12,6 | 10885 |
| Etileno | metro 3 | 48,02 | 13,3 | 11470 |
La tabla muestra que el hidrógeno tiene la TST más alta de todas las sustancias, y no solo de las gaseosas. Pertenece a los combustibles de alta energía.
El producto de combustión del hidrógeno es agua ordinaria. El proceso no emite escoria de horno, cenizas, monóxido de carbono ni dióxido de carbono, lo que convierte a la sustancia en un combustible ecológico. Pero es explosivo y tiene baja densidad, por lo que dicho combustible es difícil de licuar y transportar.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Sobre el poder calorífico de los diferentes tipos de madera. Comparación de indicadores por m 3 y kg.
TST es la característica térmica y operativa más importante del combustible. Este indicador se utiliza en varios campos de la actividad humana: motores térmicos, centrales eléctricas, industria, calefacción doméstica y cocina.
Los valores caloríficos ayudan a comparar diferentes tipos de combustible en términos del grado de energía liberada, calcular la masa de combustible requerida y ahorrar costos.
¿Tiene algo que agregar o tiene preguntas sobre el poder calorífico de los diferentes tipos de combustible? Puede dejar comentarios sobre la publicación y participar en discusiones: el formulario de contacto se encuentra en el bloque inferior.
Las tablas presentan el calor específico de masa de combustión del combustible (líquido, sólido y gaseoso) y algunos otros materiales combustibles. Se consideran combustibles como: carbón, leña, coque, turba, queroseno, petróleo, alcohol, gasolina, gas natural, etc.
Lista de tablas:
En una reacción de oxidación exotérmica del combustible, su energía química se convierte en energía térmica con la liberación de una cierta cantidad de calor. La energía térmica resultante se denomina calor de combustión del combustible. Depende de su composición química, humedad y es el principal. El poder calorífico del combustible, referido a 1 kg de masa o 1 m 3 de volumen, forma el poder calorífico específico másico o volumétrico.
El calor específico de combustión de un combustible es la cantidad de calor liberado durante la combustión completa de una unidad de masa o volumen de combustible sólido, líquido o gaseoso. En el Sistema Internacional de Unidades, este valor se mide en J/kg o J/m 3.
El calor específico de combustión de un combustible puede determinarse experimentalmente o calcularse analíticamente. Los métodos experimentales para determinar el poder calorífico se basan en la medición práctica de la cantidad de calor liberado durante la combustión del combustible, por ejemplo, en un calorímetro con termostato y bomba de combustión. Para combustible con conocido composición química el calor específico de combustión se puede determinar a partir de la fórmula de Mendeleev.
Hay calores específicos de combustión más altos y más bajos. El poder calorífico bruto es igual a la cantidad máxima de calor liberado durante la combustión completa del combustible, teniendo en cuenta el calor gastado en la evaporación de la humedad contenida en el combustible. El valor calorífico inferior es menor que el valor superior por el valor del calor de condensación, que se forma a partir de la humedad del combustible y el hidrógeno de la masa orgánica, que se convierte en agua durante la combustión.
Para determinar indicadores de calidad de combustibles, así como en cálculos de ingeniería térmica Usualmente usan el calor específico de combustión más bajo., que es la característica térmica y operativa más importante del combustible y se da en las tablas a continuación.
Calor específico de combustión de combustibles sólidos (carbón, leña, turba, coque)
La tabla muestra los valores del calor específico de combustión del combustible sólido seco en la unidad de MJ/kg. El combustible en la tabla está ordenado por nombre en orden alfabético.
De los combustibles sólidos considerados, el carbón de coque tiene el valor calorífico más alto: su calor específico de combustión es de 36,3 MJ/kg (o 36,3·10 6 J/kg en unidades SI). Además, el alto poder calorífico es característico del carbón, la antracita, el carbón vegetal y el lignito.
Los combustibles con baja eficiencia energética incluyen la madera, la leña, la pólvora, el freztorf y el esquisto bituminoso. Por ejemplo, el calor específico de combustión de la leña es 8,4 ... 12,5 y la pólvora, solo 3,8 MJ / kg.
| Combustible | |
|---|---|
| Antracita | 26,8…34,8 |
| Bolitas de madera (pillets) | 18,5 |
| leña seca | 8,4…11 |
| Leña seca de abedul | 12,5 |
| coque de gasolina | 26,9 |
| coque de alto horno | 30,4 |
| semicoque | 27,3 |
| Polvo | 3,8 |
| Pizarra | 4,6…9 |
| esquisto bituminoso | 5,9…15 |
| propelente solido | 4,2…10,5 |
| Turba | 16,3 |
| turba fibrosa | 21,8 |
| Turba de molienda | 8,1…10,5 |
| migas de turba | 10,8 |
| carbón marron | 13…25 |
| Carbón pardo (briquetas) | 20,2 |
| Carbón pardo (polvo) | 25 |
| Carbón de Donetsk | 19,7…24 |
| Carbón | 31,5…34,4 |
| Carbón | 27 |
| Carbón de coque | 36,3 |
| Carbón de Kuznetsk | 22,8…25,1 |
| Carbón de Cheliábinsk | 12,8 |
| Carbón Ekibastuz | 16,7 |
| freztorf | 8,1 |
| Escoria | 27,5 |
Calor específico de combustión del combustible líquido (alcohol, gasolina, queroseno, aceite)
Se da la tabla de calor específico de combustión del combustible líquido y algunos otros líquidos orgánicos. Cabe señalar que los combustibles como la gasolina, el diésel y el aceite se caracterizan por una gran liberación de calor durante la combustión.
El calor específico de combustión del alcohol y la acetona es significativamente menor que el de los combustibles de motor tradicionales. Además, el combustible líquido para cohetes tiene un poder calorífico relativamente bajo y, con la combustión completa de 1 kg de estos hidrocarburos, se liberará una cantidad de calor igual a 9,2 y 13,3 MJ, respectivamente.
| Combustible | Calor específico de combustión, MJ/kg |
|---|---|
| Acetona | 31,4 |
| Gasolina A-72 (GOST 2084-67) | 44,2 |
| Gasolina de aviación B-70 (GOST 1012-72) | 44,1 |
| Gasolina AI-93 (GOST 2084-67) | 43,6 |
| Benceno | 40,6 |
| Combustible diesel de invierno (GOST 305-73) | 43,6 |
| Combustible diesel de verano (GOST 305-73) | 43,4 |
| Propelente líquido (queroseno + oxígeno líquido) | 9,2 |
| Queroseno de aviación | 42,9 |
| Queroseno de iluminación (GOST 4753-68) | 43,7 |
| xileno | 43,2 |
| Combustóleo con alto contenido de azufre | 39 |
| Combustóleo bajo en azufre | 40,5 |
| Combustóleo bajo en azufre | 41,7 |
| Combustible sulfuroso | 39,6 |
| Alcohol metílico (metanol) | 21,1 |
| alcohol n-butílico | 36,8 |
| Aceite | 43,5…46 |
| Metano de petróleo | 21,5 |
| tolueno | 40,9 |
| Espíritu blanco (GOST 313452) | 44 |
| etilenglicol | 13,3 |
| Alcohol etílico (etanol) | 30,6 |
Calor específico de combustión de combustible gaseoso y gases combustibles
Se presenta una tabla del calor específico de combustión del combustible gaseoso y algunos otros gases combustibles en la dimensión de MJ/kg. De los gases considerados, difiere el mayor calor específico de masa de combustión. Con la combustión completa de un kilogramo de este gas, se liberarán 119,83 MJ de calor. Además, un combustible como el gas natural tiene un alto poder calorífico: el calor específico de combustión del gas natural es 41 ... 49 MJ / kg (para puro 50 MJ / kg).
| Combustible | Calor específico de combustión, MJ/kg |
|---|---|
| 1-buteno | 45,3 |
| Amoníaco | 18,6 |
| Acetileno | 48,3 |
| Hidrógeno | 119,83 |
| Hidrógeno, mezcla con metano (50% H 2 y 50% CH 4 en masa) | 85 |
| Hidrógeno, mezcla con metano y monóxido de carbono (33-33-33% en peso) | 60 |
| Hidrógeno, mezcla con monóxido de carbono (50 % H 2 50 % CO 2 en masa) | 65 |
| Gas de alto horno | 3 |
| gas de horno de coque | 38,5 |
| Gas licuado de hidrocarburos GLP (propano-butano) | 43,8 |
| isobutano | 45,6 |
| Metano | 50 |
| n-butano | 45,7 |
| n-hexano | 45,1 |
| n-pentano | 45,4 |
| gas asociado | 40,6…43 |
| Gas natural | 41…49 |
| Propadien | 46,3 |
| Propano | 46,3 |
| propileno | 45,8 |
| Propileno, mezcla con hidrógeno y monóxido de carbono (90%-9%-1% en peso) | 52 |
| etano | 47,5 |
| Etileno | 47,2 |
Calor específico de combustión de algunos materiales combustibles
Se da una tabla del calor específico de combustión de algunos materiales combustibles (madera, papel, plástico, paja, caucho, etc.). Cabe señalar los materiales con alta liberación de calor durante la combustión. Dichos materiales incluyen: caucho de varios tipos, poliestireno expandido (poliestireno), polipropileno y polietileno.
| Combustible | Calor específico de combustión, MJ/kg |
|---|---|
| Papel | 17,6 |
| Polipiel | 21,5 |
| Madera (barras con un contenido de humedad del 14%) | 13,8 |
| Madera en pilas | 16,6 |
| madera de roble | 19,9 |
| Madera de abeto | 20,3 |
| madera verde | 6,3 |
| madera de pino | 20,9 |
| Kapron | 31,1 |
| Productos de carbolito | 26,9 |
| Cartulina | 16,5 |
| Caucho de estireno-butadieno SKS-30AR | 43,9 |
| Caucho natural | 44,8 |
| Caucho sintético | 40,2 |
| Caucho SCS | 43,9 |
| Caucho de cloropreno | 28 |
| Linóleo de cloruro de polivinilo | 14,3 |
| Linóleo de cloruro de polivinilo de dos capas | 17,9 |
| Cloruro de polivinilo de linóleo a base de fieltro | 16,6 |
| Cloruro de polivinilo de linóleo sobre una base tibia | 17,6 |
| Cloruro de polivinilo de linóleo a base de tela | 20,3 |
| Caucho de linóleo (relin) | 27,2 |
| Sólido de parafina | 11,2 |
| Poliespuma PVC-1 | 19,5 |
| Poliespuma FS-7 | 24,4 |
| Poliespuma FF | 31,4 |
| Poliestireno expandido PSB-S | 41,6 |
| espuma de poliuretano | 24,3 |
| fibra vulcanizada | 20,9 |
| Cloruro de polivinilo (PVC) | 20,7 |
| policarbonato | 31 |
| polipropileno | 45,7 |
| Poliestireno | 39 |
| Polietileno de alta densidad | 47 |
| Polietileno de baja presión | 46,7 |
| Goma | 33,5 |
| ruberoide | 29,5 |
| Canal de hollín | 28,3 |
| Heno | 16,7 |
| Sorbete | 17 |
| Vidrio orgánico (plexiglás) | 27,7 |
| Textolita | 20,9 |
| tol | 16 |
| TNT | 15 |
| Algodón | 17,5 |
| Celulosa | 16,4 |
| Lana y fibras de lana | 23,1 |
Fuentes:
- GOST 147-2013 Combustible mineral sólido. Determinación del poder calorífico superior y cálculo del poder calorífico inferior.
- GOST 21261-91 Productos derivados del petróleo. Método de determinación del poder calorífico bruto y cálculo del poder calorífico neto.
- GOST 22667-82 Gases naturales combustibles. Método de cálculo para determinar el poder calorífico, la densidad relativa y el número de Wobbe.
- GOST 31369-2008 Gas natural. Cálculo del poder calorífico, la densidad, la densidad relativa y el número de Wobbe en función de la composición de los componentes.
- Zemsky G. T. Propiedades inflamables de materiales inorgánicos y orgánicos: libro de referencia M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.