Kalorična vrijednost raznih vrsta goriva. Komparativna analiza

U ovoj lekciji naučit ćemo kako izračunati količinu topline koju gorivo oslobađa tijekom izgaranja. Osim toga, razmotrite karakteristike goriva - specifičnu toplinu izgaranja.

Budući da se cijeli naš život temelji na kretanju, a kretanje se većinom temelji na izgaranju goriva, proučavanje ove teme je vrlo važno za razumijevanje teme " toplinske pojave».

Nakon proučavanja pitanja vezanih uz količinu topline i određena toplina, razmotrimo količina topline koja se oslobađa pri izgaranju goriva.

Definicija

Gorivo- tvar koja u nekim procesima (izgaranje, nuklearne reakcije) oslobađa toplinu. Izvor je energije.

Gorivo se događa kruto, tekuće i plinovito(Sl. 1).

Riža. 1. Vrste goriva

  • Kruta goriva su ugljen i treset.
  • Tekuća goriva su nafta, benzin i drugi naftni derivati.
  • Plinovita goriva uključuju prirodni gas.
  • Zasebno se može izdvojiti vrlo čest u posljednje vrijeme nuklearno gorivo.

Izgaranje goriva je kemijski proces koji je oksidacijski. Tijekom izgaranja, atomi ugljika spajaju se s atomima kisika u molekule. Kao rezultat toga, oslobađa se energija koju osoba koristi za svoje potrebe (slika 2).

Riža. 2. Stvaranje ugljičnog dioksida

Za karakterizaciju goriva koristi se takva karakteristika kao kalorijska vrijednost. Kalorijska vrijednost pokazuje koliko se topline oslobađa pri izgaranju goriva (slika 3). U kaloričnoj fizici, koncept odgovara specifična toplina izgaranja tvari.

Riža. 3. Određena toplina izgaranje

Definicija

Specifična toplina izgaranja - fizička količina, koja karakterizira gorivo, brojčano je jednaka količini topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja goriva.

Specifična toplina izgaranja obično se označava slovom . Jedinice:

U mjernim jedinicama nema , budući da se izgaranje goriva odvija pri gotovo konstantnoj temperaturi.

Specifična toplina izgaranja određuje se empirijski pomoću sofisticiranih instrumenata. Međutim, postoje posebne tablice za rješavanje problema. U nastavku dajemo vrijednosti specifične topline izgaranja za neke vrste goriva.

Supstanca

Tablica 4. Specifična toplina izgaranja nekih tvari

Iz navedenih vrijednosti vidljivo je da se pri izgaranju oslobađa ogromna količina topline, pa se koriste mjerne jedinice (megajoules) i (gigajoules).

Za izračun količine topline koja se oslobađa tijekom izgaranja goriva koristi se sljedeća formula:

Ovdje: - masa goriva (kg), - specifična toplina izgaranja goriva ().

Zaključno, napominjemo da se većina goriva koje čovječanstvo koristi skladišti uz pomoć sunčeve energije. Ugljen, nafta, plin - sve je to nastalo na Zemlji zahvaljujući utjecaju Sunca (slika 4).

Riža. 4. Stvaranje goriva

U sljedećem satu govorit ćemo o zakonu održanja i transformacije energije u mehaničkim i toplinskim procesima.

Popisknjiževnost

  1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizika 8. - M.: Mnemosyne.
  2. Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Bustard, 2010.
  3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizika 8. - M.: Prosvjeta.
  1. Internet portal "festival.1september.ru" ()
  2. Internet portal "school.xvatit.com" ()
  3. Internet portal "stringer46.narod.ru" ()

Domaća zadaća

Razvoj lekcije (bilješke lekcije)

Linija UMK A. V. Peryshkin. Fizika (7-9)

Pažnja! Administracija stranice nije odgovorna za sadržaj metodološki razvoj, kao i za usklađenost s razvojem Saveznog državnog obrazovnog standarda.

"Da bi grijao druge, svijeća mora dogorjeti"

M. Faraday.

Cilj: Proučiti pitanja korištenja unutarnje energije goriva, oslobađanje topline tijekom izgaranja goriva.

Ciljevi lekcije:

obrazovni:

  • ponoviti i učvrstiti znanje o pređenom gradivu;
  • uvesti pojam energije goriva, specifične topline izgaranja goriva;
  • nastaviti razvijati vještine rješavanja računalnih problema.

razvoj:

  • razvijati analitičko mišljenje;
  • razvijati sposobnost rada s tablicama i zaključivanja;
  • razvijati sposobnost učenika za postavljanje hipoteza, njihovo argumentiranje, kompetentno glasno izražavanje svojih misli;
  • razvijati zapažanje i pažnju.

obrazovni:

  • spomenuti pažljiv stav na korištenje izvora goriva;
  • njegovati interes za predmet pokazujući povezanost proučavanog gradiva sa stvarnim životom;
  • razvijati komunikacijske vještine.

Rezultati predmeta:

Učenici bi trebali znati:

  • specifična toplina izgaranja goriva fizikalna je veličina koja pokazuje koliko se topline oslobodi pri potpunom izgaranju goriva mase 1 kg;
  • pri izgaranju goriva oslobađa se znatna energija koja se koristi u svakodnevnom životu, industriji, poljoprivredi, elektranama i cestovnom prometu;
  • mjerna jedinica za specifičnu toplinu izgaranja goriva.

Učenici bi trebali moći:

  • objasniti proces oslobađanja energije pri izgaranju goriva;
  • koristiti tablicu specifične topline izgaranja goriva;
  • usporediti specifičnu toplinu izgaranja goriva razne tvari te energija koja se oslobađa pri izgaranju razne vrste gorivo.

Studenti se moraju prijaviti:

  • formula za izračun energije koja se oslobađa pri izgaranju goriva.

Vrsta lekcije: lekcija učenje novog gradiva.

Oprema: svijeća, tanjur, čaša, list biljke, suho gorivo, 2 špiritusne lampe, benzin, alkohol, 2 epruvete s vodom.

Tijekom nastave

1. Organizacijski trenutak.

Pozdrav učenika, provjera spremnosti za nastavu.

Poznato je da je veliki znanstvenik M. V. Lomonosov još 1744. godine radio na traktatu “Razmišljanja o uzroku topline i hladnoće”. Toplinske pojave imaju veliku ulogu u svijetu oko nas, u životu čovjeka, biljaka, životinja, kao iu tehnologiji.

Provjerimo koliko ste svladali ovo znanje.

2. Motivacija za aktivnosti učenja.

Imate li pitanja o domaća zadaća? Provjerimo kako ste to riješili:

  • dva učenika prezentiraju rješenje kućnih zadataka na ploči.

1) Odredite apsolutnu vlažnost zraka u smočnici obujma 10 m 3 ako se u njoj nalazi vodena para mase 0,12 kg.

2) Tlak vodene pare u zraku je 0,96 kPa, relativna vlažnost zraka je 60%. Koliki je tlak zasićene vodene pare pri istoj temperaturi?

  • 1 učenik (Dima) popunjava dijagram na ploči;

zadatak: uz svaku strelicu potpišite naziv procesa i formulu za izračun količine topline u svakom od njih

  • U međuvremenu, dečki rade za pločom, mi ćemo izvršiti još jedan zadatak.

Pogledajte tekst prikazan na slajdu i pronađite u njemu fizičke pogreške koje je autor napravio (predložite točan odgovor):

1) Jednog sunčanog dana dečki su otišli na kampiranje. Da ne bude tako vruće, dečki su se obukli u tamna odijela. Do večeri je postalo svježe, ali nakon kupanja postalo je toplije. Momci su si natočili vrući čaj u željezne šalice i pili ga sa zadovoljstvom, a da se ne opečete. Bilo je jako cool!!!

Odgovor: tamno više upija toplinu; tijekom isparavanja smanjuje se tjelesna temperatura; Toplinska vodljivost metala je veća, pa se on više zagrijava.

2) Probudivši se ranije nego inače, Vasja se odmah sjetio da se u osam ujutro dogovorio s Toljom da ode do rijeke gledati kako se led kreće. Vasja je istrčao na ulicu, Tolja je već bio tamo. „Evo kakvo je vrijeme danas! - umjesto pozdrava reče zadivljeno. “Kakvo sunce, a jutarnja temperatura je -2 Celzijeva stupnja.” "Ne, -4", usprotivi se Vasja. Dečki su se posvađali, a onda shvatili u čemu je stvar. “Ja imam toplomjer na vjetru, a ti ga imaš na osamljenom mjestu, dakle tvoje i pokazuje više“, nagađao je Tolya. I dječaci su potrčali prskajući kroz lokve.

Odgovor: pri prisutnosti vjetra isparavanje se događa intenzivnije, pa bi prvi termometar trebao pokazivati ​​nižu temperaturu; Na temperaturama ispod 00C voda se smrzava.

Bravo, sve greške su ispravno pronađene.

Provjerimo točnost rješenja zadataka (učenici koji su rješavali zadatke komentiraju njihovo rješenje).

A sada provjerimo kako se Dima nosio sa svojim zadatkom.

Je li Dima sve fazne prijelaze ispravno nazvao? Što se događa kada se drveni štap stavi u plamen? (Ona će gorjeti)

Točno ste primijetili da se odvija proces izgaranja.

Vjerojatno ste već pogodili o čemu ćemo danas razgovarati (postavite hipoteze).

Što mislite, na koja ćemo pitanja moći odgovoriti na kraju lekcije?

  • razumjeti fizikalni smisao procesa izgaranja;
  • saznati što određuje količinu topline koja se oslobađa pri izgaranju;
  • saznati primjenu ovog procesa u životu, u svakodnevnom životu itd.

3. Novi materijal.

Svaki dan možemo gledati kako prirodni plin gori u plameniku štednjaka. Ovo je proces sagorijevanja.

Iskustvo broj 1. Svijeća je fiksirana na dnu ploče s plastelinom. Zapalite svijeću, pa je zatvorite staklenkom. Nekoliko trenutaka kasnije, plamen svijeće će se ugasiti.

Stvara se problemska situacija u čijem rješenju učenici zaključuju: svijeća gori u prisutnosti kisika.

Pitanja za razred:

Što je uključeno u proces izgaranja?

Zašto se svijeća gasi? U kojim se uvjetima odvija izgaranje?

Iz čega se oslobađa energija?

Da biste to učinili, sjetite se strukture materije.

Od čega je tvar napravljena? (od molekula, molekule od atoma)

Koje vrste energije ima molekula? (kinetički i potencijalni)

Može li se molekula podijeliti na atome? (Da)

Da bi se molekule podijelile na atome, potrebno je svladati sile privlačenja atoma, što znači da treba izvršiti rad, odnosno utrošiti energiju.

Kada se atomi spajaju u molekulu, naprotiv, oslobađa se energija. Takva kombinacija atoma u molekule događa se tijekom izgaranja goriva. Konvencionalno gorivo sadrži ugljik. Točno ste utvrdili da je izgaranje nemoguće bez pristupa zraku. Tijekom izgaranja, atomi ugljika spajaju se s atomima kisika u zraku, tvoreći molekulu ugljičnog dioksida i oslobađajući energiju u obliku topline.


A sada provedimo eksperiment i vidimo istovremeno izgaranje nekoliko vrsta goriva: benzina, suhog goriva, alkohola i parafina (Pokus br. 2).

Što je zajedničko i po čemu se razlikuje izgaranje svake vrste goriva?

Da, kada se bilo koja tvar spali, nastaju drugi produkti izgaranja. Na primjer, pri spaljivanju drva ostaje pepeo i oslobađaju se ugljični dioksid, ugljični monoksid i drugi plinovi. .

Ali, glavna svrha goriva je davanje topline!

Pogledajmo još jedno iskustvo.

Iskustvo #3:(na dvije iste špiritusne lampe: jedna napunjena benzinom, druga alkoholom, zagrijava se ista količina vode).

Iskustvena pitanja:

Koja energija se koristi za zagrijavanje vode?

A kako odrediti količinu topline koja je otišla na zagrijavanje vode?

U kojem slučaju je voda brže prokuhala?

Koji se zaključak može izvući iz iskustva?

Koje je gorivo, alkohol ili benzin, dalo više topline tijekom potpunog izgaranja? (benzin je topliji od alkohola).

Učitelj: Fizikalna veličina koja pokazuje koliko se topline oslobodi pri potpunom izgaranju goriva mase 1 kg naziva se specifična toplina izgaranja goriva i označava se slovom q. Mjerna jedinica J/kg.

Specifična toplina izgaranja određuje se eksperimentalno prilično složenim instrumentima.

Rezultati eksperimentalnih podataka prikazani su u tablici udžbenika (str. 128).

Radimo s ovom tablicom.

Pitanja za stolom:

  1. Kolika je specifična toplina izgaranja benzina? (44 MJ/kg)
  2. Što to znači? (To znači da se potpunim izgaranjem benzina mase 1 kg oslobađa 44 MJ energije).
  3. Koja tvar ima najmanju specifičnu toplinu izgaranja? (ogrjevno drvo).
  4. Koje gorivo proizvodi najviše topline kada izgara? (vodik, jer je njegova specifična toplina izgaranja veća od ostalih).
  5. Kolika se toplina oslobodi pri izgaranju 2 kg alkohola? Kako ste to definirali?
  6. Što trebate znati da biste izračunali količinu topline koja se oslobađa tijekom izgaranja?

Zaključuju da je za pronalaženje količine topline potrebno znati ne samo specifičnu toplinu izgaranja goriva, već i njegovu masu.

To znači da se ukupna količina topline Q (J) oslobođena tijekom potpunog izgaranja m (kg) goriva izračunava po formuli: Q = q · m

Zapišimo u bilježnicu.

I kako pronaći masu zapaljivog goriva iz ove formule?

Izrazite specifičnu toplinu izgaranja iz formule. (Možete pozvati učenika na ploču da napiše formule)

Minute tjelesnog odgoja

Mi smo umorni. Opustimo se malo. Ispravite leđa. Ispravite ramena. Imenovati ću gorivo, a ako mislite da je kruto, spustite glavu, ako je tekuće, podignite ruke, a ako je plinovito, povucite ruke prema naprijed.

Ugljen je tvrd.

Prirodni plin je plinovit.

Ulje je tekuće.

Drvo je čvrsto.

Benzin je tekućina.

Treset je tvrd.

Antracit je tvrd.

Kerozin je tekućina.

Koksni plin je plinovit.

Dobro napravljeno! Najpažljiviji i najsportskiji kojeg imamo ... Sjedni.

Učitelj, nastavnik, profesor: momci! Razmislimo o pitanju: "Proces izgaranja je prijatelj ili neprijatelj osobi?"

Iskustvo broj 4. Ponovimo pokus s gorućom svijećom, ali sada uz svijeće stavimo list neke biljke.

Vidite što se dogodilo s biljkom pored plamena svijeće?

Da. kada koristite gorivo, ne treba zaboraviti na štetu produkata izgaranja za žive organizme.

4. Učvršćivanje.

Ljudi, recite mi molim vas, što je gorivo za nas? Hrana igra ulogu goriva u ljudskom tijelu. Različite vrste hrane, kao i različite vrste goriva, sadrže različite količine energije. (Pokažite tablicu na računalu "Specifična kalorijska vrijednost prehrambenih proizvoda").

Specifična ogrjevna vrijednost goriva q, MJ/kg

pšenični kruh

raženi kruh

Krumpir

Govedina

Pileće meso

Maslac

Masni svježi sir

Suncokretovo ulje

Grožđe

Čokoladna rolada

Kremasti sladoled

Kirieshki

Slatki čaj

"Koka kola"

Crni ribiz

Predlažem da se ujedinite u grupe (1 i 2, 3 i 4 stol) i riješite sljedeće zadatke (prema listiću). Imate 5 minuta da završite, nakon čega ćemo razgovarati o rezultatima.

Zadaci za grupe:

  • Grupa 1: kada se pripremate za nastavu od 2 sata, potrošite 800 kJ energije. Hoćete li obnoviti rezervu energije ako pojedete pakiranje čipsa od 28 g i popijete čašu Coca-Cole (200 g)?
  • Grupa 2: koliko se može popeti osoba teška 70 kg ako pojede sendvič s maslacem (100g pšenični kruh i 50 g maslaca).
  • Grupa 3: da li vam je dovoljno da tijekom dana pojedete 100 g svježeg sira, 50 g pšeničnog kruha, 50 g govedine i 100 g krumpira, 200 g slatkog čaja (1 čaša). Potreban iznos energije za učenika 8. razreda iznosi 1,2 MJ.
  • Grupa 4: kojom brzinom treba trčati sportaš težak 60 kg ako pojede sendvič s maslacem (100 g pšeničnog kruha i 50 g maslaca).
  • Grupa 5: koliko čokolade smije pojesti tinejdžer težak 55 kg da nadoknadi energiju koju je potrošio čitajući knjigu sjedeći? (Za sat vremena)

Približna potrošnja energije tinejdžera težine 55 kg u 1 satu za razne aktivnosti

pranje posuđa

Priprema za nastavu

Čitajući u sebi

Sjedeći (u mirovanju)

psihička vježba
  • Grupa 6: Hoće li sportaš težak 70 kg obnoviti energiju nakon plivanja od 20 minuta ako pojede 50 g raženog kruha i 100 g govedine?

Približna potrošnja energije osobe u 1 satu za razne vrste aktivnosti (po 1 kg mase)

Grupe iznose rješenje problema na komadu papira, zatim redom izlaze na ploču i objašnjavaju ga.

5. Odraz. Sažetak lekcije.

Sjetimo se koje smo zadatke postavili na početku lekcije? Jesmo li sve postigli?

Dečki u krugu govore u jednoj rečenici, birajući početak fraze s reflektirajućeg ekrana na ploči:

  • danas sam saznala...
  • bilo je zanimljivo…
  • bilo je teško…
  • Radila sam zadatke...
  • Shvatila sam da...
  • Sada mogu…
  • Osjećao sam da...
  • Kupila sam...
  • Naučio sam…
  • Uspio sam …
  • Mogao sam...
  • Pokušat ću…
  • iznenadio me...
  • dao mi lekciju za život...
  • Htio sam…

1. Što ste novo naučili u lekciji?

2. Hoće li ovo znanje biti korisno u životu?

Ocjenjivanje sata za najaktivnije učenike.

6. D.z

  1. Paragraf 10
  2. Zadatak (1 na izbor):
  • Razina 1: Koliko topline proizvodi 10 kg drvenog ugljena kada izgara?
  • Razina 2: Potpunim izgaranjem ulja oslobođeno je 132 kJ energije. Kolika je masa ulja izgorjela?
  • Razina 3: koliko se topline oslobađa tijekom potpunog izgaranja 0,5 litara alkohola (gustoća alkohola 800 kg / m3)
  • Tablica usporedbe: vrste goriva (prednosti i nedostaci)

    • Čovječanstvo je tijekom svoje evolucije naučilo primati Termalna energija spaljivanjem različiti tipovi gorivo. Najjednostavniji primjer je vatra od drva, koja je bila potpaljena primitivni ljudi, a od tada treset, ugljen, benzin, nafta, prirodni plin - sve su to vrste goriva, spaljivanjem kojih osoba dobiva toplinsku energiju. Dakle, koja je specifična toplina izgaranja?

    Odakle dolazi toplina tijekom izgaranja?

    Sam proces izgaranja goriva je kemijska, oksidativna reakcija. Većina goriva sadrži velike količine ugljika C, vodika H, ​​sumpora S i drugih tvari. Tijekom izgaranja atomi C, H i S spajaju se s atomima kisika O 2, pri čemu nastaju molekule CO, CO 2, H 2 O, SO 2 . U ovom slučaju oslobađa se velika količina toplinske energije koju su ljudi naučili koristiti za svoje potrebe.

    Riža. 1. Vrste goriva: ugljen, treset, nafta, plin.

    Glavni doprinos oslobađanju topline daje ugljik C. Drugi najveći doprinos daje vodik H.

    Riža. 2. Atomi ugljika reagiraju s atomima kisika.

    Kolika je specifična toplina izgaranja?

    Specifična toplina izgaranja q fizikalna je veličina jednaka količini topline koja se oslobodi pri potpunom izgaranju 1 kg goriva.

    Formula za specifičnu toplinu izgaranja izgleda ovako:

    $$q=(Q \preko m)$$

    Q je količina topline koja se oslobađa tijekom izgaranja goriva, J;

    m je masa goriva, kg.

    Jedinica q u međunarodnom sustavu jedinica SI je J/kg.

    $$[q]=(J \preko kg)$$

    Za označavanje velikih vrijednosti q često se koriste izvansustavne jedinice energije: kilodžuli (kJ), megadžuli (MJ) i gigadžuli (GJ).

    Vrijednosti q za različite tvari određuju se eksperimentalno.

    Znajući q, možemo izračunati količinu topline Q koja će nastati izgaranjem goriva mase m:

    Kako se mjeri specifična toplina izgaranja?

    Za mjerenje q koriste se uređaji koji se nazivaju kalorimetri (calor - toplina, metreo - mjeriti).

    Unutar uređaja spaljuje se spremnik s dijelom goriva. Posuda se stavi u vodu poznate mase. Kao rezultat izgaranja, oslobođena toplina zagrijava vodu. Vrijednost mase vode i promjena njezine temperature omogućuju izračunavanje topline izgaranja. Zatim, q je određen gornjom formulom.

    Riža. 3. Mjerenje specifične topline izgaranja.

    Gdje pronaći q vrijednosti

    Informacije o vrijednostima specifične topline izgaranja za određene vrste goriva mogu se pronaći u tehničkim priručnikima ili u njihovim elektroničkim verzijama na internetskim resursima. Obično se prikazuju u obliku tablice poput ove:

    Specifična toplina izgaranja, q

    Istraženi resursi, moderne vrste gorivo je ograničeno. Stoga će ih u budućnosti zamijeniti drugi izvori energije:

    • atomski, koristeći energiju nuklearnih reakcija;
    • solarna, pretvaranje energije sunčeve svjetlosti u toplinu i električnu energiju;
    • vjetar;
    • geotermalna, koristeći toplinu prirodnih toplih izvora.

    Što smo naučili?

    Dakle, naučili smo zašto se puno topline oslobađa tijekom izgaranja goriva. Za izračunavanje količine topline koja se oslobađa tijekom izgaranja određene mase m goriva, potrebno je znati vrijednost q - specifičnu toplinu izgaranja ovog goriva. Vrijednosti q određene su eksperimentalno kalorimetrijskim metodama i dane su u referentnim knjigama.

    Tematski kviz

    Evaluacija izvješća

    Prosječna ocjena: 4.2. Ukupno primljenih ocjena: 65.

    Kada izgori određena količina goriva, oslobađa se mjerljiva količina topline. Prema Međunarodnom sustavu jedinica, vrijednost se izražava u džulima po kg ili m 3. Ali parametri se također mogu izračunati u kcal ili kW. Ako je vrijednost povezana s jedinicom mjere za gorivo, naziva se specifičnom.

    Kolika je kalorijska vrijednost različitih goriva? Kolika je vrijednost indikatora za tekuće, čvrste i plinovite tvari? Odgovori na ova pitanja detaljno su opisani u članku. Osim toga, pripremili smo tablicu koja prikazuje specifičnu toplinu izgaranja materijala - ove informacije će biti korisne pri odabiru visokoenergetske vrste goriva.

    Oslobađanje energije tijekom izgaranja treba karakterizirati dva parametra: visoka učinkovitost i odsutnost proizvodnje štetnih tvari.

    Umjetno gorivo dobiva se u procesu prerade prirodnih -. Bez obzira na agregatno stanje, tvari u svom kemijskom sastavu imaju gorivi i negorivi dio. Prvi su ugljik i vodik. Drugi se sastoji od vode, mineralnih soli, dušika, kisika, metala.

    Prema agregatnom stanju gorivo se dijeli na tekuće, kruto i plinovito. Svaka skupina dalje se grana u prirodnu i umjetnu podskupinu (+)

    Pri izgaranju 1 kg takve "smjese" oslobađa se različita količina energije. Koliko će se te energije osloboditi ovisi o udjelima tih elemenata - gorivog dijela, vlažnosti, sadržaja pepela i drugih komponenti.

    Toplina izgaranja goriva (HCT) formira se iz dvije razine - više i niže. Prvi pokazatelj dobiva se zbog kondenzacije vode, u drugom se ovaj faktor ne uzima u obzir.

    Najniži TCT potreban je za izračunavanje potrebe za gorivom i njegove cijene, uz pomoć takvih pokazatelja sastavljaju se toplinske bilance i utvrđuje učinkovitost instalacija na gorivo.

    TST se može izračunati analitički ili eksperimentalno. Ako je poznat kemijski sastav goriva, primjenjuje se Mendelejevljeva formula. Eksperimentalni postupci temelje se na stvarnom mjerenju topline tijekom izgaranja goriva.

    U tim slučajevima koristi se posebna bomba za izgaranje - kalorimetrijska bomba zajedno s kalorimetrom i termostatom.

    Značajke izračuna su individualne za svaku vrstu goriva. Primjer: TCT u motorima unutarnje izgaranje izračunato od najniže vrijednosti, jer se tekućina ne kondenzira u cilindrima.

    Parametri tekućih tvari

    Tekući materijali, kao i kruti, razlažu se na sljedeće komponente: ugljik, vodik, sumpor, kisik, dušik. Postotak se izražava težinom.

    Unutarnji organski balast goriva formiran je od kisika i dušika; ove komponente ne izgaraju i uključene su u sastav uvjetno. Vanjski balast nastaje od vlage i pepela.

    Visoka specifična toplina izgaranja uočena je u benzinu. Ovisno o marki, to je 43-44 MJ.

    Slični pokazatelji specifične topline izgaranja također su određeni za zrakoplovni kerozin - 42,9 MJ. Dizelsko gorivo također spada u kategoriju vodećih u smislu kalorijske vrijednosti - 43,4-43,6 MJ.

    Relativno niske vrijednosti TST karakteristične su za tekuće raketno gorivo, etilen glikol. Alkohol i aceton razlikuju se po minimalnoj specifičnoj toplini izgaranja. Njihova učinkovitost je znatno niža od one tradicionalnog motornog goriva.

    Svojstva plinovitog goriva

    Plinovito gorivo sastoji se od ugljičnog monoksida, vodika, metana, etana, propana, butana, etilena, benzena, sumporovodika i drugih komponenti. Ove brojke su izražene kao postotak po volumenu.

    Najveću toplinu izgaranja ima vodik. Pri gorenju kilogram tvari oslobađa 119,83 MJ topline. Ali ima visok stupanj eksplozivnosti.

    Visoke kalorične vrijednosti također se uočavaju u prirodnom plinu.

    One su jednake 41-49 MJ po kg. Ali, na primjer, čisti metan ima veću toplinu izgaranja - 50 MJ po kg.

    Usporedna tablica pokazatelja

    Tablica prikazuje vrijednosti mase specifične topline izgaranja tekućih, krutih, plinovitih goriva.

    Vrsta goriva Jedinica rev. Specifična toplina izgaranja
    MJ kW kcal
    Ogrjevno drvo: hrast, breza, jasen, bukva, grabkg15 4,2 2500
    Ogrjevno drvo: ariš, bor, smrekakg15,5 4,3 2500
    Mrki ugljenkg12,98 3,6 3100
    Ugljenkg27,00 7,5 6450
    Drveni ugljenkg27,26 7,5 6510
    Antracitkg28,05 7,8 6700
    drveni peletkg17,17 4,7 4110
    Pelet od slamekg14,51 4,0 3465
    suncokretove peletekg18,09 5,0 4320
    Piljevinakg8,37 2,3 2000
    Papirkg16,62 4,6 3970
    Lozakg14,00 3,9 3345
    Prirodni gasm 333,5 9,3 8000
    Ukapljeni plinkg45,20 12,5 10800
    Benzinkg44,00 12,2 10500
    Diz. gorivokg43,12 11,9 10300
    Metanm 350,03 13,8 11950
    Vodikm 3120 33,2 28700
    Kerozinkg43.50 12 10400
    lož uljekg40,61 11,2 9700
    Uljekg44,00 12,2 10500
    Propanm 345,57 12,6 10885
    Etilenm 348,02 13,3 11470

    Iz tablice je vidljivo da vodik ima najveći TST od svih tvari, a ne samo od plinovitih. Spada u visokoenergetska goriva.

    Produkt izgaranja vodika je obična voda. Proces ne emitira trosku iz peći, pepeo, ugljični monoksid i ugljični dioksid, što tvar čini ekološki prihvatljivim gorivom. Ali ono je eksplozivno i ima malu gustoću, pa je takvo gorivo teško ukapljiti i transportirati.

    Zaključci i koristan video na tu temu

    O kaloričnoj vrijednosti različitih vrsta drva. Usporedba pokazatelja po m 3 i kg.

    TST je najvažnija toplinska i pogonska karakteristika goriva. Ovaj se pokazatelj koristi u raznim područjima ljudske djelatnosti: toplinski strojevi, elektrane, industrija, grijanje doma i kuhanje.

    Kalorijske vrijednosti pomažu u usporedbi različitih vrsta goriva u smislu stupnja oslobođene energije, izračunavanju potrebne mase goriva i uštedi na troškovima.

    Imate li nešto za dodati ili imate pitanja o kalorijskoj vrijednosti različitih vrsta goriva? Možete ostaviti komentare na publikaciju i sudjelovati u raspravama - obrazac za kontakt nalazi se u donjem bloku.

    U tablicama je prikazana masena specifična toplina izgaranja goriva (tekućeg, krutog i plinovitog) i nekih drugih gorivih materijala. U obzir dolaze goriva kao što su: ugljen, ogrjevno drvo, koks, treset, kerozin, nafta, alkohol, benzin, prirodni plin itd.

    Popis tablica:

    U egzotermnoj reakciji oksidacije goriva njegova se kemijska energija pretvara u toplinsku uz oslobađanje određene količine topline. Dobivena toplinska energija naziva se toplina izgaranja goriva. Ovisi o njegovom kemijskom sastavu, vlažnosti i glavni je. Kalorijska vrijednost goriva, izražena na 1 kg mase ili 1 m 3 volumena, čini masenu ili volumetrijsku specifičnu ogrjevnu vrijednost.

    Specifična toplina izgaranja goriva je količina topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja jedinice mase ili volumena krutog, tekućeg ili plinovitog goriva. U Međunarodnom sustavu jedinica ova se vrijednost mjeri u J/kg ili J/m 3.

    Specifična toplina izgaranja goriva može se odrediti eksperimentalno ili izračunati analitički. Eksperimentalne metode za određivanje kalorične vrijednosti temelje se na praktičnom mjerenju količine topline koja se oslobađa pri izgaranju goriva, npr. u kalorimetru s termostatom i bombi za izgaranje. Za gorivo s poznatim kemijski sastav specifična toplina izgaranja može se odrediti iz Mendeljejevljeve formule.

    Postoje više i niže specifične topline izgaranja. Bruto ogrjevna vrijednost jednaka je maksimalnoj količini topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja goriva, uzimajući u obzir toplinu utrošenu na isparavanje vlage sadržane u gorivu. Niža ogrjevna vrijednost manja je od više vrijednosti za vrijednost topline kondenzacije, koja nastaje iz vlage goriva i vodika organske mase, koji izgaranjem prelazi u vodu.

    Za određivanje pokazatelja kvalitete goriva, kao iu proračunima toplinske tehnike obično koriste najnižu specifičnu toplinu izgaranja, što je najvažnija toplinska i radna karakteristika goriva i data je u tablicama ispod.

    Specifična toplina izgaranja krutog goriva (ugljen, ogrjevno drvo, treset, koks)

    U tablici su prikazane vrijednosti specifične topline izgaranja suhog krutog goriva u jedinici MJ/kg. Gorivo u tablici raspoređeno je po nazivima abecednim redom.

    Od razmatranih krutih goriva najveću ogrjevnu vrijednost ima ugljen za koksiranje - njegova specifična toplina izgaranja iznosi 36,3 MJ/kg (ili 36,3·10 6 J/kg u SI jedinicama). Osim toga, visoka ogrjevna vrijednost karakteristična je za ugljen, antracit, drveni i mrki ugljen.

    Goriva s niskom energetskom učinkovitošću uključuju drvo, ogrjevno drvo, barut, freztorf, uljni škriljevac. Na primjer, specifična toplina izgaranja drva za ogrjev je 8,4 ... 12,5, a barut - samo 3,8 MJ / kg.

    Specifična toplina izgaranja krutog goriva (ugljen, ogrjevno drvo, treset, koks)
    Gorivo
    Antracit 26,8…34,8
    Drveni peleti (pilete) 18,5
    Drva za ogrjev suha 8,4…11
    Suha drva za ogrjev od breze 12,5
    plinski koks 26,9
    blast-furnace koks 30,4
    polukoks 27,3
    Puder 3,8
    Škriljevac 4,6…9
    Nafta iz škriljaca 5,9…15
    čvrsto pogonsko gorivo 4,2…10,5
    Treset 16,3
    vlaknasti treset 21,8
    Treset za mljevenje 8,1…10,5
    Tresetna mrvica 10,8
    Mrki ugljen 13…25
    Mrki ugljen (briketi) 20,2
    Smeđi ugljen (prašina) 25
    Donjecki ugljen 19,7…24
    Drveni ugljen 31,5…34,4
    Ugljen 27
    Koksni ugljen 36,3
    Kuznetski ugljen 22,8…25,1
    čeljabinski ugljen 12,8
    Ekibastuz ugljen 16,7
    freztorf 8,1
    Šljaka 27,5

    Specifična toplina izgaranja tekućeg goriva (alkohol, benzin, kerozin, nafta)

    Dana je tablica specifične topline izgaranja tekućeg goriva i nekih drugih organskih tekućina. Treba napomenuti da goriva kao što su benzin, dizel gorivo i ulje karakteriziraju visoko oslobađanje topline tijekom izgaranja.

    Specifična toplina izgaranja alkohola i acetona znatno je niža od tradicionalnih motornih goriva. Osim toga, tekuće raketno gorivo ima relativno nisku kalorijsku vrijednost i potpunim izgaranjem 1 kg ovih ugljikovodika oslobodit će se količina topline jednaka 9,2 odnosno 13,3 MJ.

    Specifična toplina izgaranja tekućeg goriva (alkohol, benzin, kerozin, nafta)
    Gorivo Specifična toplina izgaranja, MJ/kg
    Aceton 31,4
    Benzin A-72 (GOST 2084-67) 44,2
    Zrakoplovni benzin B-70 (GOST 1012-72) 44,1
    Benzin AI-93 (GOST 2084-67) 43,6
    Benzen 40,6
    Zimsko dizelsko gorivo (GOST 305-73) 43,6
    Ljetno dizelsko gorivo (GOST 305-73) 43,4
    Tekuće pogonsko gorivo (kerozin + tekući kisik) 9,2
    Zrakoplovni kerozin 42,9
    Kerozin za rasvjetu (GOST 4753-68) 43,7
    ksilol 43,2
    Lož ulje s visokim sadržajem sumpora 39
    Lož ulje s niskim sadržajem sumpora 40,5
    Lož ulje s niskim sadržajem sumpora 41,7
    Sumporno loživo ulje 39,6
    Metilni alkohol (metanol) 21,1
    n-butilni alkohol 36,8
    Ulje 43,5…46
    Ulje metan 21,5
    Toluen 40,9
    White spirit (GOST 313452) 44
    Etilen glikol 13,3
    Etilni alkohol (etanol) 30,6

    Specifična toplina izgaranja plinovitog goriva i zapaljivih plinova

    Prikazana je tablica specifične topline izgaranja plinovitog goriva i nekih drugih zapaljivih plinova u dimenziji MJ/kg. Od razmatranih plinova razlikuje se najveća masena specifična toplina izgaranja. Potpunim izgaranjem jednog kilograma ovog plina oslobodit će se 119,83 MJ topline. Također, gorivo kao što je prirodni plin ima visoku kaloričnu vrijednost - specifična toplina izgaranja prirodnog plina je 41 ... 49 MJ / kg (za čisti 50 MJ / kg).

    Specifična toplina izgaranja plinovitog goriva i zapaljivih plinova (vodik, prirodni plin, metan)
    Gorivo Specifična toplina izgaranja, MJ/kg
    1-buten 45,3
    Amonijak 18,6
    Acetilen 48,3
    Vodik 119,83
    Vodik, smjesa s metanom (50 % H 2 i 50 % CH 4 po masi) 85
    Vodik, smjesa s metanom i ugljičnim monoksidom (33-33-33% po masi) 60
    Vodik, smjesa s ugljikovim monoksidom (50% H 2 50% CO 2 po masi) 65
    Plin visoke peći 3
    koksni plin 38,5
    LPG ukapljeni ugljikovodični plin (propan-butan) 43,8
    izobutan 45,6
    Metan 50
    n-butan 45,7
    n-heksan 45,1
    n-pentan 45,4
    Povezani plin 40,6…43
    Prirodni gas 41…49
    Propadien 46,3
    Propan 46,3
    propilen 45,8
    Propilen, smjesa s vodikom i ugljikovim monoksidom (90%-9%-1% težinski) 52
    Etan 47,5
    Etilen 47,2

    Specifična toplina izgaranja nekih gorivih materijala

    Dana je tablica specifične topline izgaranja nekih zapaljivih materijala (drvo, papir, plastika, slama, guma itd.). Treba napomenuti materijale s visokim oslobađanjem topline tijekom izgaranja. Takvi materijali uključuju: gumu raznih vrsta, ekspandirani polistiren (polistiren), polipropilen i polietilen.

    Specifična toplina izgaranja nekih gorivih materijala
    Gorivo Specifična toplina izgaranja, MJ/kg
    Papir 17,6
    umjetna koža 21,5
    Drvo (šipke s udjelom vlage od 14%) 13,8
    Drva u naslagama 16,6
    Hrastovo drvo 19,9
    Drvo smreke 20,3
    drvo zelena 6,3
    Borovo drvo 20,9
    Kapron 31,1
    Proizvodi od karbolita 26,9
    Karton 16,5
    Stiren-butadien kaučuk SKS-30AR 43,9
    Prirodna guma 44,8
    Sintetička guma 40,2
    Guma SCS 43,9
    Kloropren kaučuk 28
    Linoleum od polivinilklorida 14,3
    Dvoslojni polivinilklorid linoleum 17,9
    Linoleum polivinilklorid na bazi filca 16,6
    Linoleum polivinil klorid na toploj osnovi 17,6
    Linoleum polivinilklorid na osnovi tkanine 20,3
    Linoleum guma (relin) 27,2
    Čvrsti parafin 11,2
    Polifoam PVC-1 19,5
    Polifoam FS-7 24,4
    Polifoam FF 31,4
    Ekspandirani polistiren PSB-S 41,6
    poliuretanska pjena 24,3
    vlaknatica 20,9
    Polivinil klorid (PVC) 20,7
    Polikarbonat 31
    Polipropilen 45,7
    Polistiren 39
    Polietilen visoke gustoće 47
    Niskotlačni polietilen 46,7
    Guma 33,5
    Ruberoid 29,5
    Kanal za čađu 28,3
    Sijeno 16,7
    slama 17
    Organsko staklo (pleksiglas) 27,7
    Tekstolit 20,9
    Tol 16
    TNT 15
    Pamuk 17,5
    Celuloza 16,4
    Vuna i vunena vlakna 23,1

    Izvori:

    1. GOST 147-2013 Kruto mineralno gorivo. Određivanje veće ogrjevne vrijednosti i izračun donje ogrjevne vrijednosti.
    2. GOST 21261-91 Naftni proizvodi. Metoda određivanja bruto ogrjevne vrijednosti i izračunavanja donje ogrjevne vrijednosti.
    3. GOST 22667-82 Zapaljivi prirodni plinovi. Računska metoda za određivanje kalorične vrijednosti, relativne gustoće i Wobbeovog broja.
    4. GOST 31369-2008 Prirodni plin. Izračun kalorijske vrijednosti, gustoće, relativne gustoće i Wobbeovog broja na temelju sastava komponenti.
    5. Zemsky G. T. Zapaljiva svojstva anorganskih i organskih materijala: referentna knjiga M.: VNIIPO, 2016. - 970 str.