Nilai kalor berbagai jenis bahan bakar. Analisis perbandingan
Dalam pelajaran ini, kita akan belajar bagaimana menghitung jumlah panas yang dilepaskan bahan bakar selama pembakaran. Selain itu, pertimbangkan karakteristik bahan bakar - panas spesifik pembakaran.
Karena seluruh hidup kita didasarkan pada gerakan, dan gerakan sebagian besar didasarkan pada pembakaran bahan bakar, mempelajari topik ini sangat penting untuk memahami topik " fenomena termal».
Setelah mempelajari masalah yang berkaitan dengan jumlah panas dan panas spesifik, mari kita pertimbangkan jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar.
Definisi
Bahan bakar- zat yang dalam beberapa proses (pembakaran, reaksi nuklir) melepaskan panas. Merupakan sumber energi.
Bahan bakar terjadi padat, cair dan gas(Gbr. 1).
Beras. 1. Jenis bahan bakar
- Bahan bakar padat adalah batubara dan gambut.
- Bahan bakar cair adalah minyak, bensin, dan produk minyak bumi lainnya.
- Bahan bakar gas termasuk gas alam.
- Secara terpisah, seseorang dapat memilih yang sangat umum akhir-akhir ini bahan bakar nuklir.
Pembakaran bahan bakar merupakan proses kimia yang bersifat oksidatif. Selama pembakaran, atom karbon bergabung dengan atom oksigen untuk membentuk molekul. Akibatnya, energi dilepaskan, yang digunakan seseorang untuk keperluannya sendiri (Gbr. 2).
Beras. 2. Pembentukan karbon dioksida
Untuk mengkarakterisasi bahan bakar, karakteristik seperti itu digunakan sebagai: nilai kalori. Nilai kalor menunjukkan berapa banyak panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar (Gbr. 3). Dalam fisika kalor, konsepnya sesuai panas spesifik pembakaran suatu zat.
Beras. 3. Panas spesifik pembakaran
Definisi
Panas spesifik pembakaran - kuantitas fisik, yang mencirikan bahan bakar, secara numerik sama dengan jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar yang sempurna.
Panas spesifik pembakaran biasanya dilambangkan dengan huruf . Unit:
Dalam satuan pengukuran, tidak ada , karena pembakaran bahan bakar terjadi pada suhu yang hampir konstan.
Panas spesifik pembakaran ditentukan secara empiris menggunakan instrumen canggih. Namun, ada tabel khusus untuk memecahkan masalah. Di bawah ini kami berikan nilai panas spesifik pembakaran untuk beberapa jenis bahan bakar.
|
Zat |
|
Tabel 4. Panas spesifik pembakaran beberapa zat
Dari nilai yang diberikan dapat dilihat bahwa selama pembakaran sejumlah besar panas dilepaskan, sehingga satuan pengukuran (megajoule) dan (gigajoule) digunakan.
Untuk menghitung jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar, rumus berikut digunakan:
Di sini: - massa bahan bakar (kg), - panas spesifik pembakaran bahan bakar ().
Sebagai kesimpulan, kami mencatat bahwa sebagian besar bahan bakar yang digunakan oleh umat manusia disimpan dengan bantuan energi matahari. Batubara, minyak, gas - semua ini terbentuk di Bumi karena pengaruh Matahari (Gbr. 4).
Beras. 4. Pembentukan bahan bakar
Pada pelajaran berikutnya, kita akan berbicara tentang hukum kekekalan dan transformasi energi dalam proses mekanik dan termal.
Daftarliteratur
- Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fisika 8. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Fisika 8. - M.: Bustard, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fisika 8. - M.: Pencerahan.
- Portal internet "festival.1september.ru" ()
- Portal internet "school.xvatit.com" ()
- Portal internet "stringer46.narod.ru" ()
Pekerjaan rumah
Pengembangan pelajaran (catatan pelajaran)
Jalur UMK A.V. Peryshkin. Fisika (7-9)
Perhatian! Situs administrasi situs tidak bertanggung jawab atas konten perkembangan metodologi, serta untuk mematuhi pengembangan Standar Pendidikan Negara Bagian Federal.
"Untuk menghangatkan orang lain, lilin harus padam"
M.Faraday.
Target: Untuk mempelajari masalah penggunaan energi internal bahan bakar, pelepasan panas selama pembakaran bahan bakar.
Tujuan pelajaran:
pendidikan:
- mengulang dan mengkonsolidasikan pengetahuan tentang materi yang dibahas;
- memperkenalkan konsep energi bahan bakar, panas spesifik pembakaran bahan bakar;
- terus mengembangkan keterampilan dalam memecahkan masalah komputasi.
mengembangkan:
- mengembangkan pemikiran analitis;
- mengembangkan kemampuan untuk bekerja dengan tabel dan menarik kesimpulan;
- mengembangkan kemampuan siswa untuk mengajukan hipotesis, berargumentasi, secara kompeten mengungkapkan pemikirannya dengan keras;
- mengembangkan pengamatan dan perhatian.
pendidikan:
- bawakan sikap hati-hati untuk penggunaan sumber daya bahan bakar;
- untuk menumbuhkan minat pada subjek dengan menunjukkan hubungan materi yang dipelajari dengan kehidupan nyata;
- mengembangkan keterampilan komunikasi.
Hasil Subyek:
Peserta didik harus tahu:
- panas spesifik pembakaran bahan bakar adalah kuantitas fisik yang menunjukkan berapa banyak panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna bahan bakar dengan berat 1 kg;
- ketika bahan bakar dibakar, energi yang signifikan dilepaskan, yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, industri, pertanian, pembangkit listrik, dan transportasi jalan;
- unit pengukuran untuk panas spesifik pembakaran bahan bakar.
Peserta didik harus dapat:
- menjelaskan proses pelepasan energi selama pembakaran bahan bakar;
- gunakan tabel panas spesifik pembakaran bahan bakar;
- membandingkan panas spesifik pembakaran bahan bakar berbagai zat dan energi yang dilepaskan selama pembakaran berbagai macam bahan bakar.
Siswa harus menerapkan:
- rumus untuk menghitung energi yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar.
Jenis pelajaran: pelajaran mempelajari materi baru.
Peralatan: lilin, piring, gelas, daun tanaman, bahan bakar kering, 2 lampu spiritus, bensin, alkohol, 2 tabung reaksi dengan air.
Selama kelas
1. Mengorganisir momen.
Menyambut siswa, memeriksa kesiapan untuk pelajaran.
Diketahui bahwa ilmuwan hebat M. V. Lomonosov mengerjakan risalah "Refleksi Penyebab Panas dan Dingin" pada tahun 1744. Fenomena termal memainkan peran besar di dunia di sekitar kita, dalam kehidupan manusia, tumbuhan, hewan, serta dalam teknologi.
Mari kita periksa seberapa baik Anda telah menguasai pengetahuan ini.
2. Motivasi untuk kegiatan belajar.
Apakah Anda memiliki pertanyaan tentang pekerjaan rumah? Mari kita periksa bagaimana Anda menanganinya:
- dua siswa mempresentasikan solusi dari masalah rumah di papan tulis.
1) Tentukan kelembaban mutlak udara dalam sebuah dapur dengan volume 10 m3 jika mengandung uap air seberat 0,12 kg.
2) Tekanan uap air di udara adalah 0,96 kPa, kelembaban relatif udara adalah 60%. Berapakah tekanan uap air jenuh pada suhu yang sama?
- 1 siswa (Dima) mengisi diagram di papan tulis;
tugas: beri tanda di sebelah setiap panah nama proses dan rumus untuk menghitung jumlah panas di masing-masing proses
- Sementara itu, orang-orang bekerja di papan tulis, kami akan menyelesaikan tugas lain.
Lihatlah teks yang ditampilkan pada slide dan temukan kesalahan fisik di dalamnya yang dibuat oleh penulis (sarankan jawaban yang benar):
1) Pada hari yang cerah, para pria pergi berkemah. Agar tidak terlalu panas, orang-orang berpakaian setelan gelap. Menjelang sore menjadi segar, tetapi setelah berenang itu menjadi lebih hangat. Orang-orang menuangkan teh panas ke dalam cangkir besi dan meminumnya dengan senang hati, tanpa terbakar. Itu sangat keren!!!
Jawaban: gelap menyerap panas lebih banyak; selama penguapan, suhu tubuh menurun; Konduktivitas termal logam lebih besar, sehingga lebih memanas.
2) Bangun lebih awal dari biasanya, Vasya langsung teringat bahwa jam delapan pagi dia sudah setuju dengan Tolya untuk pergi ke sungai melihat es yang melayang. Vasya berlari ke jalan, Tolya sudah ada di sana. "Ini cuaca hari ini! - bukannya salam, katanya kagum. "Sungguh matahari, dan suhu di pagi hari -2 derajat Celcius." "Tidak, -4," bantah Vasya. Anak-anak itu berdebat, lalu menyadari apa yang terjadi. “Saya memiliki termometer angin, dan Anda memilikinya di tempat terpencil, jadi milikmu dan tunjukkan lebih banyak”, tebak Tolya. Dan anak laki-laki berlari memercik melalui genangan air.
Jawaban: dengan adanya angin, penguapan terjadi lebih intens, sehingga termometer pertama harus menunjukkan suhu yang lebih rendah; Pada suhu di bawah 00C, air membeku.
Dilakukan dengan baik, semua kesalahan ditemukan dengan benar.
Mari kita periksa kebenaran solusi masalah (siswa yang memecahkan masalah mengomentari solusi mereka).
Dan sekarang mari kita periksa bagaimana Dima mengatasi tugasnya.
Apakah Dima menyebutkan semua transisi fase dengan benar? Apa yang terjadi jika tongkat kayu dimasukkan ke dalam nyala api? (Dia akan terbakar)
Anda benar memperhatikan bahwa proses pembakaran sedang berlangsung.
Mungkin, Anda sudah menebak apa yang akan kita bicarakan hari ini (mengajukan hipotesis).
Menurut Anda pertanyaan apa yang dapat kita jawab di akhir pelajaran?
- memahami arti fisik dari proses pembakaran;
- cari tahu apa yang menentukan jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran;
- cari tahu penerapan proses ini dalam kehidupan, dalam kehidupan sehari-hari, dll.
3. Bahan baru.
Setiap hari kita bisa menyaksikan bagaimana gas alam terbakar di kompor. Ini adalah proses pembakaran.
Pengalaman nomor 1. Lilin dipasang di bagian bawah piring dengan plastisin. Nyalakan lilin, lalu tutup dengan toples. Beberapa saat kemudian, nyala lilin akan padam.
Situasi bermasalah tercipta, di mana solusi yang siswa simpulkan: lilin menyala dengan adanya oksigen.
Pertanyaan untuk kelas:
Apa saja yang terlibat dalam proses pembakaran?
Mengapa lilin padam? Apa kondisi di mana pembakaran terjadi?
Dari apakah energi yang dilepaskan?
Untuk melakukan ini, ingat struktur materi.
Terbuat dari apakah zat tersebut? (dari molekul, molekul dari atom)
Jenis energi apa yang dimiliki molekul? (kinetik dan potensial)
Dapatkah molekul dibagi menjadi atom? (Ya)
Untuk membagi molekul menjadi atom, perlu untuk mengatasi gaya tarik-menarik atom, yang berarti bahwa pekerjaan harus dilakukan, yaitu, energi harus dikeluarkan.
Ketika atom bergabung untuk membentuk molekul, sebaliknya, energi dilepaskan. Kombinasi atom menjadi molekul seperti itu terjadi selama pembakaran bahan bakar. Bahan bakar konvensional mengandung karbon. Anda menentukan dengan benar bahwa pembakaran tidak mungkin terjadi tanpa akses ke udara. Selama pembakaran, atom karbon bergabung dengan atom oksigen di udara, membentuk molekul karbon dioksida dan melepaskan energi dalam bentuk panas.
Dan sekarang mari kita lakukan percobaan dan lihat pembakaran simultan dari beberapa jenis bahan bakar: bensin, bahan bakar kering, alkohol, dan parafin (Percobaan No. 2).
Apa yang umum dan bagaimana pembakaran setiap jenis bahan bakar berbeda?
Ya, ketika zat apa pun dibakar, produk pembakaran lainnya terbentuk. Misalnya, ketika kayu dibakar, abu tetap ada dan karbon dioksida, karbon monoksida, dan gas lainnya dilepaskan. .
Tapi, tujuan utama bahan bakar adalah untuk memberikan panas!
Mari kita lihat pengalaman lain.
Pengalaman #3:(pada dua lampu spiritus yang identik: satu diisi dengan bensin, yang lain dengan alkohol, jumlah air yang sama dipanaskan).
Pertanyaan pengalaman:
Energi apa yang digunakan untuk memanaskan air?
Dan bagaimana menentukan jumlah panas yang masuk ke pemanasan air?
Dalam hal apa air mendidih lebih cepat?
Kesimpulan apa yang dapat ditarik dari pengalaman?
Bahan bakar mana, alkohol atau bensin, yang mengeluarkan lebih banyak panas selama pembakaran sempurna? (bensin lebih panas daripada alkohol).
Guru: Besaran fisika yang menunjukkan berapa banyak panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna bahan bakar dengan berat 1 kg disebut panas spesifik pembakaran bahan bakar, dilambangkan dengan huruf q. Satuan ukuran J/kg.
Panas spesifik pembakaran ditentukan secara eksperimental dengan instrumen yang agak rumit.
Hasil data eksperimen ditunjukkan pada tabel buku teks (hal. 128).
Mari kita bekerja dengan tabel ini.
Pertanyaan tabel:
- Berapa panas spesifik pembakaran bensin? (44 MJ/kg)
- Apa artinya ini? (Ini berarti bahwa pembakaran sempurna bensin seberat 1 kg melepaskan energi 44 MJ).
- Zat manakah yang memiliki kalor pembakaran spesifik paling rendah? (kayu bakar).
- Bahan bakar apa yang menghasilkan panas paling banyak saat dibakar? (hidrogen, karena panas spesifik pembakarannya lebih besar dari yang lain).
- Berapa kalor yang dilepaskan selama pembakaran 2 kg alkohol? Bagaimana Anda mendefinisikannya?
- Apa yang perlu Anda ketahui untuk menghitung jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran?
Mereka menyimpulkan bahwa untuk menemukan jumlah panas, perlu diketahui tidak hanya panas spesifik pembakaran bahan bakar, tetapi juga massanya.
Ini berarti bahwa jumlah total panas Q (J) yang dilepaskan selama pembakaran sempurna m (kg) bahan bakar dihitung dengan rumus: Q = q · m
Mari menulis di buku catatan.
Dan bagaimana menemukan massa bahan bakar yang mudah terbakar dari rumus ini?
Nyatakan panas spesifik pembakaran dari rumus. (Anda dapat memanggil siswa ke papan tulis untuk menulis rumus)
menit pendidikan jasmani
Kami lelah. Mari kita melonggarkan sedikit. Luruskan punggung Anda. Luruskan bahu Anda. Saya akan menyebutkan bahan bakarnya, dan jika Anda berpikir itu padat, turunkan kepala Anda, jika cair, angkat tangan Anda ke atas, dan jika gas, tarik tangan Anda ke depan.
Batubara sulit.
Gas alam berwujud gas.
Minyak itu cair.
Kayu itu padat.
Bensin itu cair.
Gambut itu keras.
Antrasit itu keras.
Minyak tanah berbentuk cair.
Gas oven kokas berbentuk gas.
Bagus sekali! Yang paling penuh perhatian dan atletis yang kami miliki ... Duduklah.
Guru: Teman-teman! Mari kita pikirkan pertanyaan: "Proses pembakaran adalah teman atau musuh bagi seseorang?"
Pengalaman nomor 4. Mari kita ulangi percobaan dengan lilin yang menyala, tetapi sekarang kita meletakkan daun tanaman di sebelah lilin.
Lihat apa yang terjadi pada tanaman di sebelah nyala lilin?
Itu. saat menggunakan bahan bakar, orang tidak boleh melupakan bahaya produk pembakaran bagi organisme hidup.
4. Memperbaiki.
Guys, tolong beri tahu saya, apa bahan bakar untuk kita? Makanan berperan sebagai bahan bakar dalam tubuh manusia. Jenis makanan yang berbeda, seperti jenis bahan bakar yang berbeda, mengandung jumlah energi yang berbeda. (Tampilkan tabel di komputer "Nilai kalori spesifik produk makanan").
|
Nilai kalor spesifik bahan bakar q, MJ/kg |
|
|
roti gandum |
|
|
Roti gandum hitam |
|
|
kentang |
|
|
Daging sapi |
|
|
Daging ayam |
|
|
Mentega |
|
|
Keju cottage yang gemuk |
|
|
Minyak bunga matahari |
|
|
Anggur |
|
|
gulungan coklat |
|
|
Es krim krim |
|
|
Kirieshki |
|
|
Teh manis |
|
|
"Coca Cola" |
|
|
Kismis hitam |
Saya menyarankan agar Anda bersatu dalam kelompok (1 dan 2, 3 dan 4 meja) dan selesaikan tugas-tugas berikut (sesuai dengan handout). Anda memiliki waktu 5 menit untuk menyelesaikannya, setelah itu kita akan membahas hasilnya.
Tugas untuk grup:
- Kelompok 1: saat mempersiapkan pelajaran selama 2 jam, Anda menghabiskan energi 800 kJ. Apakah Anda akan memulihkan cadangan energi Anda jika Anda makan sebungkus keripik 28g dan minum segelas Coca-Cola (200g)?
- Kelompok 2: seberapa tinggi seseorang dengan berat 70 kg dapat naik jika dia makan sandwich dengan mentega (100g roti gandum dan 50 gram mentega).
- Kelompok 3: cukupkah Anda mengonsumsi 100 g keju cottage, 50 g roti gandum, 50 g daging sapi dan 100 g kentang, 200 g teh manis (1 gelas) di siang hari. Jumlah yang dibutuhkan energi untuk siswa kelas 8 adalah 1,2 MJ.
- Kelompok 4: seberapa cepat seorang atlet dengan berat 60 kg harus berlari jika dia makan sandwich dengan mentega (100 g roti gandum dan 50 g mentega).
- Kelompok 5: berapa banyak cokelat yang dapat dimakan oleh seorang remaja dengan berat 55 kg untuk mengisi kembali energi yang dikeluarkannya saat membaca buku sambil duduk? (Dalam satu jam)
Perkiraan konsumsi energi remaja dengan berat 55 kg dalam 1 jam untuk berbagai aktivitas
|
mencuci piring |
|
|
Mempersiapkan pelajaran |
|
|
Membaca untuk diri sendiri |
|
|
Duduk (saat istirahat) |
|
|
Latihan fisik |
- Kelompok 6: Apakah seorang atlet dengan berat 70 kg akan memulihkan energi setelah berenang selama 20 menit jika dia makan 50 g roti gandum hitam dan 100 g daging sapi?
Perkiraan konsumsi energi seseorang dalam 1 jam untuk berbagai jenis aktivitas (per 1 kg massa)
Kelompok mempresentasikan solusi masalah di selembar kertas, kemudian pergi ke papan tulis secara bergantian dan menjelaskannya.
5. Refleksi. Ringkasan pelajaran.
Mari kita ingat tugas apa yang kita tetapkan sendiri di awal pelajaran? Sudahkah kita mencapai segalanya?
Orang-orang dalam lingkaran berbicara dalam satu kalimat, memilih awal frasa dari layar reflektif di papan tulis:
- hari ini aku tahu...
- itu menarik…
- itu sulit…
- saya mengerjakan tugas...
- Aku menyadari itu...
- Sekarang saya bisa…
- saya merasa bahwa...
- saya membeli...
- Aku telah belajar…
- Saya mengatur …
- Saya dulu bisa...
- Saya akan mencoba…
- mengejutkanku...
- memberiku pelajaran hidup...
- Aku ingin…
1. Hal baru apa yang Anda pelajari dalam pelajaran ini?
2. Apakah pengetahuan ini akan berguna dalam kehidupan?
Menilai pelajaran untuk siswa yang paling aktif.
6. Dz
- Paragraf 10
- Tugas (1 untuk dipilih):
- Level 1: Berapa banyak panas yang dihasilkan 10 kg arang saat dibakar?
- Level 2: Pembakaran sempurna minyak melepaskan energi 132 kJ. Berapa massa minyak yang terbakar?
- Level 3: berapa banyak panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna 0,5 liter alkohol (kerapatan alkohol 800 kg / m3)
Umat manusia, dalam perjalanan evolusinya, telah belajar untuk menerima energi termal dengan membakar jenis yang berbeda bahan bakar. Contoh paling sederhana adalah api yang terbuat dari kayu, yang dinyalakan orang primitif, dan sejak itu gambut, batu bara, bensin, minyak, gas alam - semua ini adalah jenis bahan bakar, pembakaran yang seseorang menerima energi panas. Jadi apa panas spesifik pembakaran?
Dari mana datangnya panas selama pembakaran?
Proses pembakaran bahan bakar itu sendiri adalah reaksi kimia oksidatif. Sebagian besar bahan bakar mengandung sejumlah besar karbon C, hidrogen H, belerang S dan zat lainnya. Selama pembakaran, atom C, H, dan S bergabung dengan atom oksigen O 2, menghasilkan molekul CO, CO 2, H 2 O, SO 2. Dalam hal ini, sejumlah besar energi panas dilepaskan, yang telah dipelajari orang untuk digunakan untuk tujuan mereka sendiri.
Beras. 1. Jenis bahan bakar: batubara, gambut, minyak, gas.
Kontribusi utama pelepasan panas dibuat oleh karbon C. Kontribusi terbesar kedua dibuat oleh hidrogen H.
Beras. 2. Atom karbon bereaksi dengan atom oksigen.
Berapa panas spesifik pembakaran?
Panas spesifik pembakaran q adalah kuantitas fisik yang sama dengan jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna 1 kg bahan bakar.
Rumus untuk panas spesifik pembakaran terlihat seperti ini:
$$q=(Q \lebih dari m)$$
Q adalah jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar, J;
m adalah massa bahan bakar, kg.
Satuan q dalam sistem internasional satuan SI adalah J/kg.
$$[q]=(J \lebih dari kg)$$
Untuk menunjukkan nilai q yang besar, unit energi di luar sistem sering digunakan: kilojoule (kJ), megajoule (MJ) dan gigajoule (GJ).
Nilai q untuk zat yang berbeda ditentukan secara eksperimental.
Mengetahui q, kita dapat menghitung jumlah panas Q, yang akan dihasilkan dari pembakaran bahan bakar bermassa m:
Bagaimana panas spesifik pembakaran diukur?
Untuk mengukur q, alat yang disebut kalorimeter digunakan (kalor - kalor, metero - ukur).
Wadah dengan sebagian bahan bakar dibakar di dalam perangkat. Wadah ditempatkan dalam air dengan massa yang diketahui. Sebagai hasil pembakaran, panas yang dilepaskan memanaskan air. Nilai massa air dan perubahan suhunya memungkinkan kita menghitung panas pembakaran. Selanjutnya, q ditentukan oleh rumus di atas.
Beras. 3. Pengukuran panas spesifik pembakaran.
Di mana menemukan nilai q
Informasi tentang nilai panas spesifik pembakaran untuk jenis bahan bakar tertentu dapat ditemukan di buku referensi teknis atau dalam versi elektroniknya di sumber daya Internet. Biasanya disajikan dalam bentuk tabel seperti ini:
Panas spesifik pembakaran, q
Sumber daya dieksplorasi, spesies modern bahan bakar terbatas. Oleh karena itu, di masa depan mereka akan digantikan oleh sumber energi lain:
- atom, menggunakan energi reaksi nuklir;
- surya, mengubah energi sinar matahari menjadi panas dan listrik;
- angin;
- panas bumi, menggunakan panas dari sumber air panas alami.
Apa yang telah kita pelajari?
Jadi, kita telah mempelajari mengapa banyak panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar. Untuk menghitung jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar dengan massa tertentu m, perlu diketahui nilai q - panas spesifik pembakaran bahan bakar ini. Nilai q ditentukan secara eksperimental dengan metode kalorimetri dan diberikan dalam buku referensi.
kuis topik
Evaluasi Laporan
Penilaian rata-rata: 4.2. Total peringkat yang diterima: 65.
Ketika sejumlah bahan bakar dibakar, sejumlah panas yang terukur dilepaskan. Menurut Sistem Satuan Internasional, nilainya dinyatakan dalam Joule per kg atau m3. Tetapi parameter juga dapat dihitung dalam kkal atau kW. Jika nilainya dikaitkan dengan satuan ukuran untuk bahan bakar, itu disebut spesifik.
Berapa nilai kalor bahan bakar yang berbeda? Berapa nilai indikator zat cair, padat, dan gas? Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini dirinci dalam artikel. Selain itu, kami telah menyiapkan tabel yang menunjukkan panas spesifik pembakaran bahan - informasi ini akan berguna saat memilih jenis bahan bakar berenergi tinggi.
Pelepasan energi selama pembakaran harus ditandai oleh dua parameter: efisiensi tinggi dan tidak adanya produksi zat berbahaya.
Bahan bakar buatan diperoleh dalam proses pengolahan alami -. Terlepas dari keadaan agregasi, zat dalam komposisi kimianya memiliki bagian yang mudah terbakar dan tidak mudah terbakar. Yang pertama adalah karbon dan hidrogen. Yang kedua terdiri dari air, garam mineral, nitrogen, oksigen, logam.
Menurut keadaan agregasi, bahan bakar dibagi menjadi cair, padat dan gas. Setiap kelompok selanjutnya bercabang menjadi subkelompok alami dan buatan (+)
Saat membakar 1 kg "campuran" semacam itu, sejumlah energi yang berbeda dilepaskan. Berapa banyak energi ini akan dilepaskan tergantung pada proporsi elemen-elemen ini - bagian yang mudah terbakar, kelembaban, kadar abu, dan komponen lainnya.
Panas pembakaran bahan bakar (HCT) terbentuk dari dua tingkat - lebih tinggi dan lebih rendah. Indikator pertama diperoleh karena kondensasi air, yang kedua faktor ini tidak diperhitungkan.
TCT terendah diperlukan untuk menghitung kebutuhan bahan bakar dan biayanya, dengan bantuan indikator tersebut, keseimbangan panas dikompilasi dan efisiensi instalasi bertenaga bahan bakar ditentukan.
TST dapat dihitung secara analitis atau eksperimental. Jika komposisi kimia bahan bakar diketahui, rumus Mendeleev diterapkan. Prosedur eksperimental didasarkan pada pengukuran aktual panas selama pembakaran bahan bakar.
Dalam kasus ini, bom pembakaran khusus digunakan - bom kalorimetri bersama dengan kalorimeter dan termostat.
Fitur perhitungan bersifat individual untuk setiap jenis bahan bakar. Contoh: TCT di mesin pembakaran internal dihitung dari nilai terendah, karena cairan tidak mengembun di dalam silinder.
Parameter zat cair
Bahan cair, seperti yang padat, didekomposisi menjadi komponen-komponen berikut: karbon, hidrogen, belerang, oksigen, nitrogen. Persentase dinyatakan dengan berat.
Ballast bahan bakar organik internal terbentuk dari oksigen dan nitrogen; komponen ini tidak terbakar dan termasuk dalam komposisi secara kondisional. Ballast luar terbentuk dari uap air dan abu.
Panas spesifik pembakaran yang tinggi diamati dalam bensin. Tergantung pada mereknya, itu adalah 43-44 MJ.
Indikator serupa dari panas spesifik pembakaran juga ditentukan untuk minyak tanah penerbangan - 42,9 MJ. Bahan bakar diesel juga termasuk dalam kategori pemimpin dalam hal nilai kalori - 43,4-43,6 MJ.
Nilai TST yang relatif rendah adalah karakteristik bahan bakar roket cair, etilen glikol. Alkohol dan aseton berbeda dalam panas spesifik minimum pembakaran. Performa mereka jauh lebih rendah daripada bahan bakar motor tradisional.
Sifat bahan bakar gas
Bahan bakar gas terdiri dari karbon monoksida, hidrogen, metana, etana, propana, butana, etilen, benzena, hidrogen sulfida dan komponen lainnya. Angka-angka ini dinyatakan sebagai persentase volume.
Hidrogen memiliki panas pembakaran tertinggi. Saat terbakar, satu kilogram zat melepaskan 119,83 MJ panas. Tetapi memiliki tingkat ledakan yang tinggi.
Nilai kalor yang tinggi juga diamati dalam gas alam.
Mereka sama dengan 41-49 MJ per kg. Tetapi, misalnya, metana murni memiliki panas pembakaran yang lebih tinggi - 50 MJ per kg.
Tabel perbandingan indikator
Tabel menunjukkan nilai-nilai panas spesifik massa pembakaran bahan bakar cair, padat, gas.
| Jenis bahan bakar | Satuan putaran. | Panas spesifik pembakaran | ||
| MJ | kW | kkal | ||
| Kayu bakar: oak, birch, ash, beech, hornbeam | kg | 15 | 4,2 | 2500 |
| Kayu bakar: larch, pinus, cemara | kg | 15,5 | 4,3 | 2500 |
| Batubara coklat | kg | 12,98 | 3,6 | 3100 |
| Batu bara | kg | 27,00 | 7,5 | 6450 |
| Arang | kg | 27,26 | 7,5 | 6510 |
| Antrasit | kg | 28,05 | 7,8 | 6700 |
| pelet kayu | kg | 17,17 | 4,7 | 4110 |
| pelet jerami | kg | 14,51 | 4,0 | 3465 |
| pelet bunga matahari | kg | 18,09 | 5,0 | 4320 |
| Serbuk gergaji | kg | 8,37 | 2,3 | 2000 |
| Kertas | kg | 16,62 | 4,6 | 3970 |
| Merambat | kg | 14,00 | 3,9 | 3345 |
| Gas alam | m 3 | 33,5 | 9,3 | 8000 |
| Gas cair | kg | 45,20 | 12,5 | 10800 |
| Bensin | kg | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| Diz. bahan bakar | kg | 43,12 | 11,9 | 10300 |
| metana | m 3 | 50,03 | 13,8 | 11950 |
| Hidrogen | m 3 | 120 | 33,2 | 28700 |
| Minyak tanah | kg | 43.50 | 12 | 10400 |
| minyak bakar | kg | 40,61 | 11,2 | 9700 |
| Minyak | kg | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| propana | m 3 | 45,57 | 12,6 | 10885 |
| Etilen | m 3 | 48,02 | 13,3 | 11470 |
Tabel menunjukkan bahwa hidrogen memiliki TST tertinggi dari semua zat, dan tidak hanya gas. Itu milik bahan bakar berenergi tinggi.
Produk pembakaran hidrogen adalah air biasa. Prosesnya tidak mengeluarkan terak tungku, abu, karbon monoksida dan karbon dioksida, yang menjadikan zat tersebut sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan. Tetapi bahan ini bersifat eksplosif dan memiliki densitas yang rendah, sehingga bahan bakar tersebut sulit untuk dicairkan dan diangkut.
Kesimpulan dan video bermanfaat tentang topik tersebut
Pada nilai kalori berbagai jenis kayu. Perbandingan indikator per m 3 dan kg.
TST adalah karakteristik termal dan operasional yang paling penting dari bahan bakar. Indikator ini digunakan di berbagai bidang aktivitas manusia: mesin panas, pembangkit listrik, industri, pemanas rumah dan memasak.
Nilai kalori membantu membandingkan berbagai jenis bahan bakar dalam hal tingkat energi yang dilepaskan, menghitung massa bahan bakar yang dibutuhkan, dan menghemat biaya.
Apakah Anda memiliki sesuatu untuk ditambahkan, atau apakah Anda memiliki pertanyaan tentang nilai kalori dari berbagai jenis bahan bakar? Anda dapat meninggalkan komentar pada publikasi dan berpartisipasi dalam diskusi - formulir kontak terletak di blok bawah.
Tabel menyajikan panas spesifik massa pembakaran bahan bakar (cair, padat dan gas) dan beberapa bahan mudah terbakar lainnya. Bahan bakar seperti: batu bara, kayu bakar, kokas, gambut, minyak tanah, minyak, alkohol, bensin, gas alam, dll. dipertimbangkan.
Daftar tabel:
Dalam reaksi oksidasi bahan bakar eksotermik, energi kimianya diubah menjadi energi panas dengan pelepasan sejumlah panas tertentu. Energi panas yang dihasilkan disebut panas pembakaran bahan bakar. Itu tergantung pada komposisi kimianya, kelembaban dan merupakan yang utama. Nilai kalor bahan bakar, mengacu pada 1 kg massa atau 1 m 3 volume, membentuk massa atau nilai kalor spesifik volumetrik.
Panas spesifik pembakaran bahan bakar adalah jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna dari satu satuan massa atau volume bahan bakar padat, cair atau gas. Dalam Satuan Sistem Internasional, nilai ini diukur dalam J / kg atau J / m 3.
Panas spesifik pembakaran bahan bakar dapat ditentukan secara eksperimental atau dihitung secara analitis. Metode eksperimental untuk menentukan nilai kalor didasarkan pada pengukuran praktis jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar, misalnya, dalam kalorimeter dengan termostat dan bom pembakaran. Untuk bahan bakar dengan diketahui komposisi kimia panas spesifik pembakaran dapat ditentukan dari rumus Mendeleev.
Ada panas spesifik pembakaran yang lebih tinggi dan lebih rendah. Nilai kalor kotor sama dengan jumlah maksimum panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar yang sempurna, dengan memperhitungkan panas yang dihabiskan untuk penguapan uap air yang terkandung dalam bahan bakar. Nilai kalor yang lebih rendah kurang dari nilai yang lebih tinggi dengan nilai panas kondensasi, yang terbentuk dari kelembaban bahan bakar dan hidrogen dari massa organik, yang berubah menjadi air selama pembakaran.
Untuk menentukan indikator kualitas bahan bakar, serta dalam perhitungan teknik panas biasanya menggunakan panas spesifik pembakaran terendah, yang merupakan karakteristik termal dan operasional paling penting dari bahan bakar dan diberikan dalam tabel di bawah ini.
Panas spesifik pembakaran bahan bakar padat (batubara, kayu bakar, gambut, kokas)
Tabel tersebut menunjukkan nilai kalor jenis pembakaran bahan bakar padat kering dalam satuan MJ/kg. Bahan bakar dalam tabel disusun berdasarkan nama dalam urutan abjad.
Dari bahan bakar padat yang dipertimbangkan, batubara kokas memiliki nilai kalor tertinggi - panas spesifik pembakarannya adalah 36,3 MJ/kg (atau 36,3·10 6 J/kg dalam satuan SI). Selain itu, nilai kalor yang tinggi merupakan karakteristik dari batubara, antrasit, arang dan batubara coklat.
Bahan bakar dengan efisiensi energi rendah termasuk kayu, kayu bakar, bubuk mesiu, freztorf, serpih minyak. Misalnya, panas spesifik pembakaran kayu bakar adalah 8,4 ... 12,5, dan bubuk mesiu - hanya 3,8 MJ / kg.
| Bahan bakar | |
|---|---|
| Antrasit | 26,8…34,8 |
| Pelet kayu (pillet) | 18,5 |
| Kayu bakar kering | 8,4…11 |
| Kayu bakar birch kering | 12,5 |
| kokas gas | 26,9 |
| kokas tanur ledakan | 30,4 |
| semi-kokas | 27,3 |
| Bubuk | 3,8 |
| Batu tulis | 4,6…9 |
| serpih minyak | 5,9…15 |
| Propelan padat | 4,2…10,5 |
| gambut | 16,3 |
| gambut berserat | 21,8 |
| Penggilingan gambut | 8,1…10,5 |
| Remah gambut | 10,8 |
| Batubara coklat | 13…25 |
| Batubara coklat (briket) | 20,2 |
| Batubara coklat (debu) | 25 |
| Batubara Donetsk | 19,7…24 |
| Arang | 31,5…34,4 |
| Batu bara | 27 |
| Batubara kokas | 36,3 |
| Batubara Kuznetsk | 22,8…25,1 |
| Batubara Chelyabinsk | 12,8 |
| Batubara Ekibastuz | 16,7 |
| freztorf | 8,1 |
| Terak | 27,5 |
Panas spesifik pembakaran bahan bakar cair (alkohol, bensin, minyak tanah, minyak)
Tabel panas spesifik pembakaran bahan bakar cair dan beberapa cairan organik lainnya diberikan. Perlu dicatat bahwa bahan bakar seperti bensin, solar dan minyak dicirikan oleh pelepasan panas yang tinggi selama pembakaran.
Panas spesifik pembakaran alkohol dan aseton secara signifikan lebih rendah daripada bahan bakar motor tradisional. Selain itu, bahan bakar roket cair memiliki nilai kalor yang relatif rendah dan, dengan pembakaran sempurna 1 kg hidrokarbon ini, jumlah panas masing-masing sebesar 9,2 dan 13,3 MJ akan dilepaskan.
| Bahan bakar | Panas spesifik pembakaran, MJ/kg |
|---|---|
| Aseton | 31,4 |
| Bensin A-72 (GOST 2084-67) | 44,2 |
| Bensin penerbangan B-70 (GOST 1012-72) | 44,1 |
| Bensin AI-93 (GOST 2084-67) | 43,6 |
| Benzena | 40,6 |
| Bahan bakar diesel musim dingin (GOST 305-73) | 43,6 |
| Bahan bakar diesel musim panas (GOST 305-73) | 43,4 |
| Propelan cair (minyak tanah + oksigen cair) | 9,2 |
| Minyak tanah penerbangan | 42,9 |
| Pencahayaan minyak tanah (GOST 4753-68) | 43,7 |
| xilena | 43,2 |
| Minyak bahan bakar belerang tinggi | 39 |
| Bahan bakar minyak rendah sulfur | 40,5 |
| Minyak bahan bakar belerang rendah | 41,7 |
| Bahan bakar minyak belerang | 39,6 |
| Metil alkohol (metanol) | 21,1 |
| n-butil alkohol | 36,8 |
| Minyak | 43,5…46 |
| Minyak metana | 21,5 |
| Toluena | 40,9 |
| Roh putih (GOST 313452) | 44 |
| etilen glikol | 13,3 |
| Etil alkohol (etanol) | 30,6 |
Panas spesifik pembakaran bahan bakar gas dan gas yang mudah terbakar
Tabel panas spesifik pembakaran bahan bakar gas dan beberapa gas mudah terbakar lainnya dalam dimensi MJ/kg disajikan. Dari gas yang dipertimbangkan, panas jenis pembakaran terbesar berbeda. Dengan pembakaran sempurna satu kilogram gas ini, 119,83 MJ panas akan dilepaskan. Juga, bahan bakar seperti gas alam memiliki nilai kalor yang tinggi - panas spesifik pembakaran gas alam adalah 41 ... 49 MJ / kg (untuk murni 50 MJ / kg).
| Bahan bakar | Panas spesifik pembakaran, MJ/kg |
|---|---|
| 1-Butena | 45,3 |
| Amonia | 18,6 |
| Asetilen | 48,3 |
| Hidrogen | 119,83 |
| Hidrogen, campuran dengan metana (50% H 2 dan 50% CH 4 berdasarkan massa) | 85 |
| Hidrogen, campuran dengan metana dan karbon monoksida (33-33-33% berdasarkan massa) | 60 |
| Hidrogen, campuran dengan karbon monoksida (50% H 2 50% CO 2 berdasarkan massa) | 65 |
| Gas Tungku Ledakan | 3 |
| gas oven kokas | 38,5 |
| Gas hidrokarbon cair LPG (propana-butana) | 43,8 |
| isobutana | 45,6 |
| metana | 50 |
| n-butana | 45,7 |
| n-Heksana | 45,1 |
| n-Pentana | 45,4 |
| Gas terkait | 40,6…43 |
| Gas alam | 41…49 |
| Propadien | 46,3 |
| propana | 46,3 |
| propilena | 45,8 |
| Propilen, campuran dengan hidrogen dan karbon monoksida (90% -9% -1% berat) | 52 |
| etana | 47,5 |
| Etilen | 47,2 |
Panas spesifik pembakaran beberapa bahan yang mudah terbakar
Sebuah tabel diberikan dari panas spesifik pembakaran beberapa bahan yang mudah terbakar (, kayu, kertas, plastik, jerami, karet, dll). Perlu diperhatikan bahan dengan pelepasan panas yang tinggi selama pembakaran. Bahan-bahan tersebut meliputi: karet dari berbagai jenis, polystyrene yang diperluas (polystyrene), polypropylene dan polyethylene.
| Bahan bakar | Panas spesifik pembakaran, MJ/kg |
|---|---|
| Kertas | 17,6 |
| Kulit buatan | 21,5 |
| Kayu (batang dengan kadar air 14%) | 13,8 |
| Kayu dalam tumpukan | 16,6 |
| kayu oak | 19,9 |
| Kayu cemara | 20,3 |
| kayu hijau | 6,3 |
| kayu pinus | 20,9 |
| kapron | 31,1 |
| produk karbolit | 26,9 |
| Kardus | 16,5 |
| Karet stirena-butadiena SKS-30AR | 43,9 |
| Karet alam | 44,8 |
| Karet sintetis | 40,2 |
| SCS karet | 43,9 |
| Karet kloroprena | 28 |
| Polivinil klorida linoleum | 14,3 |
| Linoleum polivinil klorida dua lapis | 17,9 |
| Linoleum polivinilklorida dengan bahan dasar kain kempa | 16,6 |
| Linoleum polivinil klorida secara hangat | 17,6 |
| Linoleum polivinilklorida dengan bahan dasar kain | 20,3 |
| Karet linoleum (relin) | 27,2 |
| padat parafin | 11,2 |
| Polyfoam PVC-1 | 19,5 |
| Polyfoam FS-7 | 24,4 |
| Polyfoam FF | 31,4 |
| Polistiren PSB-S yang diperluas | 41,6 |
| busa poliuretan | 24,3 |
| papan serat | 20,9 |
| Polivinil klorida (PVC) | 20,7 |
| polikarbonat | 31 |
| Polipropilena | 45,7 |
| Polistirena | 39 |
| Polietilen densitas tinggi | 47 |
| Polietilen bertekanan rendah | 46,7 |
| Karet | 33,5 |
| Ruberoid | 29,5 |
| saluran jelaga | 28,3 |
| Jerami | 16,7 |
| Sedotan | 17 |
| Kaca organik (plexiglass) | 27,7 |
| Textolite | 20,9 |
| Tol | 16 |
| TNT | 15 |
| Kapas | 17,5 |
| Selulosa | 16,4 |
| Wol dan serat wol | 23,1 |
Sumber:
- GOST 147-2013 Bahan bakar mineral padat. Penentuan nilai kalor yang lebih tinggi dan perhitungan nilai kalor yang lebih rendah.
- GOST 21261-91 Produk minyak bumi. Metode untuk menentukan nilai kalor bruto dan menghitung nilai kalor bersih.
- GOST 22667-82 Gas alam yang mudah terbakar. Metode perhitungan untuk menentukan nilai kalor, densitas relatif dan bilangan Wobbe.
- GOST 31369-2008 Gas alam. Perhitungan nilai kalor, densitas, densitas relatif dan bilangan Wobbe berdasarkan komposisi komponen.
- Zemsky G. T. Sifat mudah terbakar dari bahan anorganik dan organik: buku referensi M.: VNIIPO, 2016 - 970 hal.