Dažādu veidu degvielas siltumietilpība. Salīdzinošā analīze

Šajā nodarbībā mēs uzzināsim, kā aprēķināt siltuma daudzumu, ko degviela izdala degšanas laikā. Turklāt jāņem vērā degvielas īpašības - īpatnējais sadegšanas siltums.

Tā kā visa mūsu dzīve ir balstīta uz kustību, un kustība lielākoties balstās uz degvielas sadegšanu, šīs tēmas izpēte ir ļoti svarīga tēmas izpratnei. termiskās parādības».

Izpētot jautājumus, kas saistīti ar siltuma daudzumu un īpašs karstums, apsvērsim siltuma daudzums, kas izdalās kurināmā sadegšanas laikā.

Definīcija

Degviela- viela, kas dažos procesos (sadegšana, kodolreakcijās) izdala siltumu. Ir enerģijas avots.

Degviela notiek cieta, šķidra un gāzveida(1. att.).

Rīsi. 1. Degvielas veidi

• Cietais kurināmais ir ogles un kūdra.
• Šķidrā degviela ir nafta, benzīns un citi naftas produkti.
• Gāzveida degviela ietver dabasgāze.
• Atsevišķi var izcelt ļoti izplatītu pēdējā laikā kodoldegviela.

Degvielas sadegšana ir ķīmisks process, kas ir oksidatīvs. Degšanas laikā oglekļa atomi savienojas ar skābekļa atomiem, veidojot molekulas. Rezultātā tiek atbrīvota enerģija, ko cilvēks izmanto saviem mērķiem (2. att.).

Rīsi. 2. Oglekļa dioksīda veidošanās

Lai raksturotu degvielu, tiek izmantots šāds raksturlielums kā siltumspēja. Siltuma vērtība parāda, cik daudz siltuma izdalās degvielas sadegšanas laikā (3. att.). Kaloritātes fizikā jēdziens atbilst vielas īpatnējais sadegšanas siltums.

Rīsi. 3. Īpašs karstums degšana

Definīcija

Īpatnējais sadegšanas siltums - fiziskais daudzums, kas raksturo degvielu, ir skaitliski vienāds ar siltuma daudzumu, kas izdalās pilnīgas degvielas sadegšanas laikā.

Īpatnējo sadegšanas siltumu parasti apzīmē ar burtu . Vienības:

Mērvienībās nav, jo degvielas sadegšana notiek gandrīz nemainīgā temperatūrā.

Īpatnējo sadegšanas siltumu nosaka empīriski, izmantojot sarežģītus instrumentus. Tomēr problēmu risināšanai ir īpašas tabulas. Zemāk mēs sniedzam īpatnējā sadegšanas siltuma vērtības dažiem degvielas veidiem.

Viela

4. tabula. Dažu vielu īpatnējais sadegšanas siltums

No dotajām vērtībām var redzēt, ka degšanas laikā izdalās milzīgs siltuma daudzums, tāpēc tiek izmantotas mērvienības (megadžouli) un (gigadžouli).

Lai aprēķinātu siltuma daudzumu, kas izdalās kurināmā sadegšanas laikā, tiek izmantota šāda formula:

Šeit: - degvielas masa (kg), - kurināmā īpatnējais sadegšanas siltums ().

Noslēgumā mēs atzīmējam, ka lielākā daļa no cilvēces izmantotās degvielas tiek uzglabāta ar saules enerģijas palīdzību. Akmeņogles, nafta, gāze – tas viss veidojās uz Zemes Saules ietekmē (4. att.).

Rīsi. 4. Degvielas veidošanās

Nākamajā nodarbībā runāsim par enerģijas nezūdamības un transformācijas likumu mehāniskajos un termiskajos procesos.

Sarakstsliteratūra

1. Gendenšteins L.E., Kaidalovs A.B., Koževņikovs V.B. / Red. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizika 8. - M.: Mnemosīns.
2. Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Bustards, 2010.
3. Fadejeva A.A., Zasovs A.V., Kiseļevs D.F. Fizika 8. - M.: Apgaismība.

1. Interneta portāls "festival.1september.ru" ()
2. Interneta portāls "school.xvatit.com" ()
3. Interneta portāls "stringer46.narod.ru" ()

Mājasdarbs

Nodarbības attīstība (nodarbības piezīmes)

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

Uzmanību! Vietnes administrācijas vietne nav atbildīga par saturu metodiskā attīstība, kā arī par atbilstību federālā valsts izglītības standarta izstrādei.

"Lai sasildītu citus, svecei ir jāizdeg"

M. Faradejs.

Mērķis: Izpētīt kurināmā iekšējās enerģijas izmantošanas jautājumus, siltuma izdalīšanos kurināmā sadegšanas laikā.

Nodarbības mērķi:

izglītojošs:

• atkārtot un nostiprināt zināšanas par aplūkoto materiālu;
• ieviest kurināmā enerģijas jēdzienu, degvielas īpatnējo sadegšanas siltumu;
• turpināt attīstīt prasmes skaitļošanas problēmu risināšanā.

izstrādājot:

• attīstīt analītisko domāšanu;
• attīstīt prasmi strādāt ar tabulām un izdarīt secinājumus;
• Attīstīt studentu spēju izvirzīt hipotēzes, argumentēt tās, kompetenti izteikt savas domas skaļi;
• attīstīt novērošanu un uzmanību.

izglītojošs:

• audzināt uzmanīga attieksme uz degvielas resursu izmantošanu;
• audzināt interesi par mācību priekšmetu, parādot pētāmā materiāla saistību ar reālo dzīvi;
• attīstīt komunikācijas prasmes.

Priekšmeta rezultāti:

Izglītojamajiem jāzina:

• kurināmā īpatnējais sadegšanas siltums ir fizikāls lielums, kas parāda, cik daudz siltuma izdalās 1 kg smagas degvielas pilnīgas sadegšanas laikā;
• sadedzinot degvielu, izdalās ievērojama enerģija, kas tiek izmantota sadzīvē, rūpniecībā, lauksaimniecībā, spēkstacijās, autotransportā;
• kurināmā īpatnējā sadegšanas siltuma mērvienība.

Izglītojamajiem jāspēj:

• izskaidrot enerģijas izdalīšanās procesu degvielas sadegšanas laikā;
• izmantot kurināmā īpatnējā sadegšanas siltuma tabulu;
• salīdziniet degvielas īpatnējo sadegšanas siltumu dažādas vielas un degšanas laikā izdalītā enerģija dažāda veida degviela.

Studentiem jāpiesakās:

• formula degvielas sadegšanas laikā izdalītās enerģijas aprēķināšanai.

Nodarbības veids: nodarbība, kurā apgūst jaunu materiālu.

Aprīkojums: svece, šķīvis, glāze, auga lapa, sausā degviela, 2 spirta lampas, benzīns, spirts, 2 mēģenes ar ūdeni.

Nodarbību laikā

1. Organizatoriskais moments.

Skolēnu sveikšana, gatavības pārbaude stundai.

Ir zināms, ka izcilais zinātnieks M. V. Lomonosovs strādāja pie traktāta “Pārdomas par karstuma un aukstuma cēloni” tālajā 1744. Siltuma parādībām ir milzīga loma apkārtējā pasaulē, cilvēku, augu, dzīvnieku dzīvē, kā arī tehnoloģijās.

Pārbaudīsim, cik labi esat apguvis šīs zināšanas.

2. Motivācija mācību aktivitātēm.

Vai jums ir kādi jautājumi par mājasdarbs? Pārbaudīsim, kā jūs ar to rīkojāties:

• divi skolēni uz tāfeles prezentē mājas uzdevumu risinājumu.

1) Nosakiet gaisa absolūto mitrumu pieliekamajā ar tilpumu 10 m 3, ja tajā ir ūdens tvaiki, kas sver 0,12 kg.

2) Ūdens tvaiku spiediens gaisā ir 0,96 kPa, gaisa relatīvais mitrums ir 60%. Kāds ir piesātināta ūdens tvaika spiediens tajā pašā temperatūrā?

• 1 skolēns (Dima) aizpilda diagrammu uz tāfeles;

uzdevums: pie katras bultiņas pierakstiet procesu nosaukumu un formulu siltuma daudzuma aprēķināšanai katrā no tiem

• Pa to laiku puiši strādā pie tāfeles, izpildīsim vēl vienu uzdevumu.

Apskatiet slaidā redzamo tekstu un atrodiet tajā autora pieļautās fiziskās kļūdas (iesakiet pareizo atbildi):

1) Kādā gaišā saulainā dienā puiši devās kempingā. Lai nebūtu tik karsti, puiši saģērbās tumši uzvalki. Līdz vakaram kļuva svaigs, bet pēc peldēšanas kļuva siltāks. Puiši ielēja sev karstu tēju dzelzs krūzēs un dzēra to ar prieku, bez apdeguma. Tas bija ļoti forši!!!

Atbilde: tumšs vairāk absorbē siltumu; iztvaikošanas laikā ķermeņa temperatūra pazeminās; Metālu siltumvadītspēja ir lielāka, tāpēc tas vairāk uzsilst.

2) Pamostoties agrāk nekā parasti, Vasja uzreiz atcerējās, ka astoņos no rīta bija vienojies ar Tolju doties uz upi skatīties ledus dreifēšanu. Vasja izskrēja uz ielas, Tolja jau bija klāt. "Šodien ir laikapstākļi! - sveiciena vietā viņš apbrīnojami teica. "Kāda saule, un temperatūra no rīta ir -2 grādi pēc Celsija." "Nē, -4," iebilda Vasja. Puiši strīdējās, tad saprata, kas par lietu. "Man termometrs ir vējā, un jums tas ir nomaļā vietā, tāpēc jūsu un rāda vairāk”, Tolja uzminēja. Un zēni skrēja šļakatām cauri peļķēm.

Atbilde: vēja klātbūtnē iztvaikošana notiek intensīvāk, tāpēc pirmajam termometram vajadzētu rādīt zemāku temperatūru; Pie temperatūras zem 00C ūdens sasalst.

Labi darīts, visas kļūdas atrastas pareizi.

Pārbaudīsim uzdevumu risinājuma pareizību (savu risinājumu komentē skolēni, kuri risināja uzdevumus).

Un tagad pārbaudīsim, kā Dima tika galā ar savu uzdevumu.

Vai Dima pareizi nosauca visas fāzu pārejas? Kas notiek, kad koka nūju liek liesmā? (Viņa sadedzinās)

Jūs pareizi pamanījāt, ka notiek sadegšanas process.

Iespējams, jūs jau uzminējāt, par ko mēs šodien runāsim (izvirziet hipotēzes).

Kā jūs domājat, uz kādiem jautājumiem mēs spēsim atbildēt nodarbības beigās?

• izprast degšanas procesa fizisko nozīmi;
• noskaidrot, kas nosaka sadegšanas laikā izdalītā siltuma daudzumu;
• izzināt šī procesa pielietojumu dzīvē, sadzīvē utt.

3. Jauns materiāls.

Ikdienā varam vērot, kā plīts deglī deg dabasgāze. Tas ir sadegšanas process.

Pieredze numur 1. Svece tiek fiksēta šķīvja apakšā ar plastilīnu. Aizdedziet sveci, pēc tam aizveriet to ar burku. Dažus mirkļus vēlāk sveces liesma nodzisīs.

Tiek radīta problemātiska situācija, kuras risināšanā skolēni secina: svece deg skābekļa klātbūtnē.

Jautājumi klasei:

Kas ir iesaistīts degšanas procesā?

Kāpēc svece nodziest? Kādos apstākļos notiek sadegšana?

No kā tiek atbrīvota enerģija?

Lai to izdarītu, atcerieties matērijas struktūru.

No kā sastāv viela? (no molekulām, molekulas no atomiem)

Kādi enerģijas veidi piemīt molekulai? (kinētiskā un potenciālā)

Vai molekulu var sadalīt atomos? (Jā)

Lai sadalītu molekulas atomos, ir jāpārvar atomu pievilkšanās spēki, kas nozīmē, ka ir jāstrādā, tas ir, jātērē enerģija.

Kad atomi apvienojas, veidojot molekulu, gluži pretēji, tiek atbrīvota enerģija. Šāda atomu kombinācija molekulās notiek degvielas sadegšanas laikā. Parastā degviela satur oglekli. Jūs pareizi noskaidrojāt, ka sadegšana nav iespējama bez piekļuves gaisam. Degšanas laikā oglekļa atomi savienojas ar skābekļa atomiem gaisā, veidojot oglekļa dioksīda molekulu un izdalot enerģiju siltuma veidā.

Un tagad veiksim eksperimentu un redzēsim vairāku veidu degvielas vienlaicīgu sadegšanu: benzīnu, sauso degvielu, spirtu un parafīnu (Eksperiments Nr. 2).

Kas ir kopīgs un kā atšķiras katra degvielas veida sadegšana?

Jā, sadedzinot jebkuru vielu, veidojas citi sadegšanas produkti. Piemēram, sadedzinot koksni, paliek pelni un izdalās oglekļa dioksīds, oglekļa monoksīds un citas gāzes. .

Bet, degvielas galvenais mērķis ir dot siltumu!

Apskatīsim citu pieredzi.

3. pieredze:(uz divām identiskām spirta lampām: viena pildīta ar benzīnu, otra ar spirtu, tiek uzkarsēts tāds pats ūdens daudzums).

Jautājumi par pieredzi:

Kāda enerģija tiek izmantota ūdens sildīšanai?

Un kā noteikt siltuma daudzumu, kas tika izmantots ūdens sildīšanai?

Kurā gadījumā ūdens uzvārījās ātrāk?

Kādus secinājumus var izdarīt no pieredzes?

Kura degviela, alkohols vai benzīns, izdalīja vairāk siltuma pilnīgas sadegšanas laikā? (benzīns ir vairāk siltuma nekā alkohols).

Skolotājs: Fizikālo lielumu, kas parāda, cik daudz siltuma izdalās 1 kg smagas degvielas pilnīgas sadegšanas laikā, sauc par degvielas īpatnējo sadegšanas siltumu, ko apzīmē ar burtu q. Mērvienība J/kg.

Īpatnējo sadegšanas siltumu nosaka eksperimentāli ar diezgan sarežģītiem instrumentiem.

Eksperimentālo datu rezultāti ir parādīti mācību grāmatas tabulā (128. lpp.).

Strādāsim ar šo tabulu.

Tabulas jautājumi:

1. Kāds ir benzīna īpatnējais sadegšanas siltums? (44 MJ/kg)
2. Ko tas nozīmē? (Tas nozīmē, ka 1 kg smaga benzīna pilnīga sadegšana atbrīvo 44 MJ enerģijas).
3. Kurai vielai ir viszemākais īpatnējais sadegšanas siltums? (malka).
4. Kura degviela degot saražo visvairāk siltuma? (ūdeņradis, jo tā īpatnējais sadegšanas siltums ir lielāks nekā pārējiem).
5. Cik daudz siltuma izdalās 2 kg spirta sadegšanas laikā? Kā jūs to definējāt?
6. Kas jāzina, lai aprēķinātu sadegšanas laikā izdalītā siltuma daudzumu?

Viņi secina, ka, lai atrastu siltuma daudzumu, ir jāzina ne tikai kurināmā īpatnējais sadegšanas siltums, bet arī tā masa.

Tas nozīmē, ka kopējo siltuma daudzumu Q (J), kas izdalās pilnīgas m (kg) degvielas sadegšanas laikā, aprēķina pēc formulas: J = q · m

Rakstīsim piezīmju grāmatiņā.

Un kā pēc šīs formulas atrast degošās degvielas masu?

Izsaka īpatnējo sadegšanas siltumu no formulas. (Varat aicināt skolēnu pie tāfeles, lai viņš uzraksta formulas)

Fiziskās audzināšanas minūte

Mēs esam noguruši. Mazliet atlaidīsimies. Iztaisnojiet muguru. Iztaisnojiet plecus. Es nosaukšu degvielu, un, ja jūs domājat, ka tā ir cieta, nolaidiet galvu uz leju, ja tā ir šķidra, tad paceliet rokas uz augšu, un, ja tā ir gāzveida, velciet rokas uz priekšu.

Ogles ir cietas.

Dabasgāze ir gāzveida.

Eļļa ir šķidra.

Koksne ir cieta.

Benzīns ir šķidrs.

Kūdra ir cieta.

Antracīts ir ciets.

Petroleja ir šķidra.

Koksa krāsns gāze ir gāzveida.

Labi padarīts! Uzmanīgākie un atlētiskākie, kas mums ir... Apsēdieties.

Skolotājs: Puiši! Padomāsim par jautājumu: "Sadegšanas process ir cilvēka draugs vai ienaidnieks?"

Pieredze numur 4. Atkārtosim eksperimentu ar degošu sveci, bet tagad pie svecēm liekam kāda auga lapiņu.

Redzi, kas notika ar augu blakus sveces liesmai?

Tas. izmantojot degvielu, nevajadzētu aizmirst par sadegšanas produktu kaitējumu dzīviem organismiem.

4. Fiksācija.

Puiši, sakiet man, lūdzu, kas mums ir degviela? Pārtika cilvēka organismā spēlē degvielas lomu. Dažādi pārtikas veidi, piemēram, dažāda veida degviela, satur atšķirīgu enerģijas daudzumu. (Datorā parādīt tabulu "Pārtikas produktu īpatnējā siltumspēja").

	Degvielas īpatnējā siltumspēja q, MJ/kg
kviešu maize
rudzu maize
Kartupeļi
Liellopu gaļa
Vistas gaļa
Sviests
Trekns biezpiens
Saulespuķu eļļa
Vīnogas
Šokolādes rullītis
Krēmveida saldējums
Kirieshki
Salda tēja
"Kokakola"
Upenes

Iesaku apvienoties grupās (1 un 2, 3 un 4 galdi) un izpildīt sekojošus uzdevumus (saskaņā ar izdales materiālu). Jums ir 5 minūtes, lai pabeigtu, pēc tam mēs apspriedīsim rezultātus.

Uzdevumi grupām:

• 1. grupa: gatavojoties nodarbībām 2 stundas, jūs iztērējat 800 kJ enerģijas. Vai atjaunosi savu enerģijas rezervi, ja apēdīsi 28g čipsu paku un izdzersi glāzi Coca-Cola (200g)?
• 2. grupa: cik augstu var pacelties cilvēks, kas sver 70 kg, ja viņš ēd sviestmaizi ar sviestu (100 g kviešu maize un 50 g sviesta).
• 3.grupa: Vai jums pietiek dienas laikā izdzert 100 g biezpiena, 50 g kviešu maizes, 50 g liellopa gaļas un 100 g kartupeļu, 200 g saldas tējas (1 glāze). Nepieciešamā summa enerģija 8. klases skolēnam ir 1,2 MJ.
• 4. grupa: cik ātri jāskrien sportistam ar svaru 60 kg, ja viņš apēd sviestmaizi (100 g kviešu maizes un 50 g sviesta).
• 5. grupa: cik daudz šokolādes var apēst pusaudzis, kas sver 55 kg, lai atjaunotu enerģiju, ko viņš iztērēja, lasot grāmatu sēžot? (Vienā stundā)

55 kg smaga pusaudža aptuvenais enerģijas patēriņš 1 stundas laikā dažādām aktivitātēm

mazgāt traukus
Gatavošanās nodarbībām
Lasot sev
Sēžot (atpūtas stāvoklī)
fiziski vingrinājumi

• 6. grupa: vai 70 kg smags sportists pēc 20 minūšu peldēšanas atjaunos enerģiju, ja viņš apēdīs 50 g rupjmaizes un 100 g liellopa gaļas?

Aptuvenais cilvēka enerģijas patēriņš 1 stundā dažāda veida aktivitātēm (uz 1 kg masas)

Grupas uz papīra uzrāda problēmas risinājumu, pēc tam pēc kārtas iet pie tāfeles un paskaidro to.

5. Atspulgs. Nodarbības kopsavilkums.

Atcerēsimies, kādus uzdevumus sev izvirzījām stundas sākumā? Vai esam visu sasnieguši?

Puiši aplī runā vienā teikumā, izvēloties frāzes sākumu no atstarojošā ekrāna uz tāfeles:

• šodien uzzināju...
• bija interesanti…
• bija grūti…
• pildīju uzdevumus...
• ES sapratu, ka...
• Tagad es varu…
• Es jutu, ka...
• Es nopirku...
• ES iemācījos…
• Man izdevās …
• ES biju spējīgs...
• ES mēģināšu…
• mani pārsteidza...
• deva man mācību uz mūžu...
• ES gribēju…

1. Ko jaunu jūs uzzinājāt nodarbībā?

2. Vai šīs zināšanas dzīvē noderēs?

Nodarbības vērtēšana aktīvākajiem skolēniem.

6. D.z

1. 10. punkts
2. Uzdevums (1, no kuriem izvēlēties):

• 1. līmenis: cik daudz siltuma sadedzinot rada 10 kg kokogļu?
• 2. līmenis: Pilnīga eļļas sadegšana izdala 132 kJ enerģijas. Kāda eļļas masa sadega?
• 3. līmenis: cik daudz siltuma izdalās, pilnībā sadedzinot 0,5 litrus spirta (spirta blīvums 800 kg / m3)

Salīdzinājuma tabula: degvielas veidi (priekšrocības un trūkumi)

Cilvēce savas evolūcijas gaitā ir iemācījusies saņemt siltumenerģija sadedzinot dažādi veidi degviela. Vienkāršākais piemērs ir ugunskura no koka, kas tika iekurts primitīvi cilvēki, un kopš tā laika kūdra, ogles, benzīns, nafta, dabasgāze - tie visi ir kurināmā veidi, kurus sadedzinot, cilvēks saņem siltumenerģiju. Tātad, kāds ir īpatnējais sadegšanas siltums?

No kurienes degšanas laikā rodas siltums?

Pats degvielas sadegšanas process ir ķīmiska, oksidatīva reakcija. Lielākā daļa degvielas satur lielu daudzumu oglekļa C, ūdeņraža H, sēra S un citu vielu. Degšanas laikā C, H un S atomi savienojas ar O 2 skābekļa atomiem, kā rezultātā veidojas CO, CO 2, H 2 O, SO 2 molekulas. Šajā gadījumā izdalās liels daudzums siltumenerģijas, ko cilvēki ir iemācījušies izmantot saviem mērķiem.

Rīsi. 1. Degvielas veidi: ogles, kūdra, nafta, gāze.

Galveno ieguldījumu siltuma izdalīšanā sniedz ogleklis C. Otru lielāko devumu dod ūdeņradis H.

Rīsi. 2. Oglekļa atomi reaģē ar skābekļa atomiem.

Kāds ir īpatnējais sadegšanas siltums?

Īpatnējais sadegšanas siltums q ir fizikāls lielums, kas vienāds ar siltuma daudzumu, kas izdalās pilnīgas 1 kg degvielas sadegšanas laikā.

Īpatnējā sadegšanas siltuma formula izskatās šādi:

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

Q ir siltuma daudzums, kas izdalās degvielas sadegšanas laikā, J;

m ir degvielas masa, kg.

q mērvienība starptautiskajā mērvienību sistēmā SI ir J/kg.

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

Lai apzīmētu lielas q vērtības, bieži tiek izmantotas ārpussistēmas enerģijas vienības: kilodžouli (kJ), megadžouli (MJ) un gigadžouli (GJ).

Dažādām vielām q vērtības tiek noteiktas eksperimentāli.

Zinot q, mēs varam aprēķināt siltuma daudzumu Q, kas radīsies, sadegot kurināmai ar masu m:

Kā mēra īpatnējo sadegšanas siltumu?

Lai mērītu q, tiek izmantotas ierīces, ko sauc par kalorimetriem (kalor – siltums, metreo – mērīt).

Ierīces iekšpusē tiek sadedzināta tvertne ar daļu degvielas. Tvertni ievieto ūdenī ar zināmu masu. Degšanas rezultātā izdalītais siltums silda ūdeni. Ūdens masas vērtība un tā temperatūras izmaiņas ļauj aprēķināt sadegšanas siltumu. Tālāk q nosaka pēc iepriekš minētās formulas.

Rīsi. 3. Īpatnējā sadegšanas siltuma mērīšana.

Kur atrast q vērtības

Informāciju par īpatnējā sadegšanas siltuma vērtībām konkrētiem kurināmā veidiem var atrast tehniskajās uzziņu grāmatās vai to elektroniskajās versijās interneta resursos. Parasti tie tiek parādīti tabulas veidā, piemēram:

Īpatnējais sadegšanas siltums, q

Izpētītie resursi, mūsdienu sugas degviela ir ierobežota. Tāpēc nākotnē tie tiks aizstāti ar citiem enerģijas avotiem:

• atomu, izmantojot kodolreakciju enerģiju;
• saules enerģija, pārvēršot saules gaismas enerģiju siltumā un elektroenerģijā;
• vējš;
• ģeotermālo, izmantojot dabisko karsto avotu siltumu.

Ko mēs esam iemācījušies?

Tātad, mēs uzzinājām, kāpēc degvielas sadegšanas laikā izdalās daudz siltuma. Lai aprēķinātu siltuma daudzumu, kas izdalās noteiktas masas m kurināmā sadegšanas laikā, ir jāzina vērtība q - šīs degvielas īpatnējais sadegšanas siltums. q vērtības tika noteiktas eksperimentāli ar kalorimetrijas metodēm un ir norādītas atsauces grāmatās.

Tēmu viktorīna

Ziņojuma novērtējums

Vidējais vērtējums: 4.2. Kopējais saņemto vērtējumu skaits: 65.

Kad tiek sadedzināts noteikts degvielas daudzums, izdalās izmērāms siltuma daudzums. Saskaņā ar Starptautisko mērvienību sistēmu vērtību izsaka džoulos uz kg vai m 3. Bet parametrus var aprēķināt arī kcal vai kW. Ja vērtība ir saistīta ar degvielas mērvienību, to sauc par specifisku.

Kāda ir dažādu degvielu siltumspēja? Kāda ir indikatora vērtība šķidrām, cietām un gāzveida vielām? Atbildes uz šiem jautājumiem ir detalizētas rakstā. Papildus esam sagatavojuši tabulu, kurā parādīts materiālu īpatnējais sadegšanas siltums – šī informācija noderēs, izvēloties augstas enerģijas degvielas veidu.

Enerģijas izdalīšanos sadegšanas laikā vajadzētu raksturot ar diviem parametriem: augstu efektivitāti un kaitīgu vielu ražošanas neesamību.

Mākslīgā degviela tiek iegūta dabiskās apstrādes procesā. Neatkarīgi no agregācijas stāvokļa vielām to ķīmiskajā sastāvā ir degoša un nedegoša daļa. Pirmais ir ogleklis un ūdeņradis. Otrais sastāv no ūdens, minerālsāļiem, slāpekļa, skābekļa, metāliem.

Saskaņā ar agregācijas stāvokli degvielu iedala šķidrā, cietā un gāzveida. Katra grupa tālāk sazarojas dabiskā un mākslīgā apakšgrupā (+)

Dedzinot 1 kg šāda "maisījuma", tiek atbrīvots atšķirīgs enerģijas daudzums. Tas, cik daudz šīs enerģijas izdalīsies, ir atkarīgs no šo elementu proporcijām - degošās daļas, mitruma, pelnu satura un citām sastāvdaļām.

Degvielas sadegšanas siltums (HCT) veidojas no diviem līmeņiem – augstāka un zemāka. Pirmais rādītājs tiek iegūts ūdens kondensācijas dēļ, otrajā šis faktors netiek ņemts vērā.

Kurināmā nepieciešamības un tās izmaksu aprēķināšanai nepieciešams zemākais TCT, ar šādu rādītāju palīdzību tiek sastādīti siltuma bilances un noteikta ar kurināmo darbināmo iekārtu efektivitāte.

TST var aprēķināt analītiski vai eksperimentāli. Ja ir zināms degvielas ķīmiskais sastāvs, tiek piemērota Mendeļejeva formula. Eksperimentālās procedūras ir balstītas uz faktisko siltuma mērījumu degvielas sadegšanas laikā.

Šajos gadījumos tiek izmantota speciāla degbumba - kalorimetriskā bumba kopā ar kalorimetru un termostatu.

Aprēķinu iezīmes ir individuālas katram degvielas veidam. Piemērs: TCT dzinējos iekšējā degšana aprēķināts no mazākās vērtības, jo šķidrums balonos nekondensējas.

Šķidrumu vielu parametri

Šķidrie materiāli, tāpat kā cietie, sadalās šādos komponentos: ogleklis, ūdeņradis, sērs, skābeklis, slāpeklis. Procentus izsaka pēc svara.

Iekšējais organiskās degvielas balasts veidojas no skābekļa un slāpekļa, šie komponenti nedeg un ir iekļauti sastāvā nosacīti. Ārējais balasts veidojas no mitruma un pelniem.

Benzīnā tiek novērots augsts īpatnējais sadegšanas siltums. Atkarībā no zīmola tas ir 43-44 MJ.

Līdzīgi īpatnējā sadegšanas siltuma rādītāji noteikti arī aviācijas petrolejai - 42,9 MJ. Dīzeļdegviela ietilpst arī līderu kategorijā siltumspējas ziņā - 43,4-43,6 MJ.

Salīdzinoši zemas TST vērtības ir raksturīgas šķidrajai raķešu degvielai, etilēnglikolam. Alkohols un acetons atšķiras ar minimālo īpatnējo sadegšanas siltumu. To veiktspēja ir ievērojami zemāka nekā tradicionālajai motordegvielai.

Gāzveida degvielas īpašības

Gāzveida degviela sastāv no oglekļa monoksīda, ūdeņraža, metāna, etāna, propāna, butāna, etilēna, benzola, sērūdeņraža un citām sastāvdaļām. Šie skaitļi ir izteikti tilpuma procentos.

Ūdeņradim ir visaugstākais sadegšanas siltums. Degot, kilograms vielas izdala 119,83 MJ siltuma. Bet tam ir augsta sprādzienbīstamības pakāpe.

Augstas siltumspējas vērtības tiek novērotas arī dabasgāzē.

Tie ir vienādi ar 41-49 MJ uz kg. Bet, piemēram, tīram metānam ir lielāks sadegšanas siltums – 50 MJ uz kg.

Rādītāju salīdzinošā tabula

Tabulā parādītas šķidrā, cietā, gāzveida kurināmā masas īpatnējā sadegšanas siltuma vērtības.

Degvielas veids	Vienība rev.	Īpatnējais sadegšanas siltums
		MJ	kW	kcal
Malka: ozols, bērzs, osis, dižskābardis, skābardis	Kilograms	15	4,2	2500
Malka: lapegle, priede, egle	Kilograms	15,5	4,3	2500
Brūnogles	Kilograms	12,98	3,6	3100
Ogles	Kilograms	27,00	7,5	6450
Ogles	Kilograms	27,26	7,5	6510
Antracīts	Kilograms	28,05	7,8	6700
koksnes granulas	Kilograms	17,17	4,7	4110
Salmu granulas	Kilograms	14,51	4,0	3465
saulespuķu granulas	Kilograms	18,09	5,0	4320
Zāģu skaidas	Kilograms	8,37	2,3	2000
Papīrs	Kilograms	16,62	4,6	3970
Vīns	Kilograms	14,00	3,9	3345
Dabasgāze	m 3	33,5	9,3	8000
Sašķidrinātā gāze	Kilograms	45,20	12,5	10800
Benzīns	Kilograms	44,00	12,2	10500
Diz. degviela	Kilograms	43,12	11,9	10300
Metāns	m 3	50,03	13,8	11950
Ūdeņradis	m 3	120	33,2	28700
Petroleja	Kilograms	43.50	12	10400
mazuts	Kilograms	40,61	11,2	9700
Eļļa	Kilograms	44,00	12,2	10500
Propāns	m 3	45,57	12,6	10885
Etilēns	m 3	48,02	13,3	11470

Tabulā redzams, ka ūdeņradim ir visaugstākais TST no visām vielām, un ne tikai no gāzveida vielām. Tas pieder pie augstas enerģijas degvielas.

Ūdeņraža sadegšanas produkts ir parasts ūdens. Process neizdala krāsns izdedžus, pelnus, oglekļa monoksīdu un oglekļa dioksīdu, kas padara vielu par videi draudzīgu degvielu. Bet tā ir sprādzienbīstama un tai ir zems blīvums, tāpēc šādu degvielu ir grūti sašķidrināt un transportēt.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Par dažādu koksnes veidu siltumspēju. Rādītāju salīdzinājums uz m 3 un kg.

TCT ir vissvarīgākais degvielas siltuma un darbības raksturlielums. Šo rādītāju izmanto dažādās cilvēka darbības jomās: siltumdzinējos, spēkstacijās, rūpniecībā, māju apkurē un ēdiena gatavošanā.

Siltuma vērtības palīdz salīdzināt dažādus degvielas veidus pēc izdalītās enerģijas pakāpes, aprēķināt nepieciešamo degvielas masu un ietaupīt izmaksas.

Vai jums ir ko piebilst, vai jums ir jautājumi par dažādu degvielas veidu siltumspēju? Jūs varat atstāt komentārus par publikāciju un piedalīties diskusijās - kontaktu forma atrodas apakšējā blokā.

Tabulās parādīts kurināmā (šķidra, cieta un gāzveida) un dažu citu degošu materiālu masas īpatnējais sadegšanas siltums. Tiek ņemtas vērā tādas degvielas kā: ogles, malka, kokss, kūdra, petroleja, eļļa, spirts, benzīns, dabasgāze utt.

Tabulu saraksts:

Eksotermiskā degvielas oksidācijas reakcijā tā ķīmiskā enerģija tiek pārvērsta siltumenerģijā, atbrīvojot noteiktu siltuma daudzumu. Iegūto siltumenerģiju sauc par kurināmā sadegšanas siltumu. Tas ir atkarīgs no tā ķīmiskā sastāva, mitruma un ir galvenais. Degvielas siltumspēja, kas attiecas uz 1 kg masas vai 1 m 3 tilpuma, veido masas vai tilpuma īpatnējo siltumspēju.

Kurināmā īpatnējais sadegšanas siltums ir siltuma daudzums, kas izdalās cietā, šķidrā vai gāzveida kurināmā masas vai tilpuma vienības pilnīgas sadegšanas laikā. Starptautiskajā mērvienību sistēmā šo vērtību mēra J / kg vai J / m 3.

Kurināmā īpatnējo sadegšanas siltumu var noteikt eksperimentāli vai aprēķināt analītiski. Eksperimentālās siltumspējas noteikšanas metodes ir balstītas uz praktisku degvielas sadegšanas laikā izdalītā siltuma daudzuma mērīšanu, piemēram, kalorimetrā ar termostatu un degbumbu. Degvielai ar zināmu ķīmiskais sastāvsīpatnējo sadegšanas siltumu var noteikt pēc Mendeļejeva formulas.

Ir augstāki un zemāki īpatnējie sadegšanas siltumi. Augstākā siltumspēja ir vienāda ar maksimālo siltuma daudzumu, kas izdalās degvielas pilnīgas sadegšanas laikā, ņemot vērā siltumu, kas iztērēts kurināmā esošā mitruma iztvaikošanai. Zemākā siltumspēja ir mazāka par augstāko par kondensācijas siltuma vērtību, kas veidojas no kurināmā mitruma un organiskās masas ūdeņraža, kas degšanas laikā pārvēršas ūdenī.

Noteikt kurināmā kvalitātes rādītājus, kā arī siltumtehnikas aprēķinos parasti izmanto zemāko īpatnējo sadegšanas siltumu, kas ir vissvarīgākais degvielas siltuma un ekspluatācijas raksturlielums, un tas ir norādīts zemāk esošajās tabulās.

Cietā kurināmā īpatnējais sadegšanas siltums (ogles, malka, kūdra, kokss)

Tabulā parādītas sausā cietā kurināmā īpatnējā sadegšanas siltuma vērtības mērvienībās MJ/kg. Degviela tabulā ir sakārtota pēc nosaukuma alfabēta secībā.

No aplūkotajiem cietajiem kurināmajiem visaugstākā siltumspēja ir koksa oglēm - to īpatnējais sadegšanas siltums ir 36,3 MJ/kg (jeb SI vienībās 36,3·10 6 J/kg). Turklāt augsta siltumspēja ir raksturīga akmeņoglēm, antracītam, kokoglēm un brūnoglēm.

Kurināmie ar zemu energoefektivitāti ir koksne, malka, šaujampulveris, saldētava, degslāneklis. Piemēram, malkas īpatnējais sadegšanas siltums ir 8,4 ... 12,5, bet šaujampulvera - tikai 3,8 MJ / kg.

Cietā kurināmā īpatnējais sadegšanas siltums (ogles, malka, kūdra, kokss)

Degviela
Antracīts	26,8…34,8
Koksnes granulas (granulas)	18,5
Malka sausa	8,4…11
Sausa bērza malka	12,5
gāzes kokss	26,9
domnas kokss	30,4
puskokss	27,3
Pulveris	3,8
Šīferis	4,6…9
Naftas slāneklis	5,9…15
Cietais degviela	4,2…10,5
Kūdra	16,3
šķiedraina kūdra	21,8
Frēzkūdra	8,1…10,5
Kūdras drupatas	10,8
Brūnogles	13…25
brūnogles (briketes)	20,2
brūnogles (putekļi)	25
Doņeckas ogles	19,7…24
Ogles	31,5…34,4
Ogles	27
Koksa ogles	36,3
Kuzņeckas ogles	22,8…25,1
Čeļabinskas ogles	12,8
Ekibastuza ogles	16,7
freztorf	8,1
Sārņi	27,5

Šķidrās degvielas (spirta, benzīna, petrolejas, eļļas) īpatnējais sadegšanas siltums

Dota šķidrā kurināmā un dažu citu organisko šķidrumu īpatnējā sadegšanas siltuma tabula. Jāņem vērā, ka tādām degvielām kā benzīns, dīzeļdegviela un eļļa ir raksturīga augsta siltuma izdalīšanās degšanas laikā.

Spirta un acetona īpatnējais sadegšanas siltums ir ievērojami zemāks nekā tradicionālajām motordegvielām. Turklāt šķidrajam propelentam ir salīdzinoši zema siltumspēja, un, pilnībā sadedzinot 1 kg šo ogļūdeņražu, tiks atbrīvots siltuma daudzums, kas vienāds ar attiecīgi 9,2 un 13,3 MJ.

Šķidrās degvielas (spirta, benzīna, petrolejas, eļļas) īpatnējais sadegšanas siltums

Degviela	Īpatnējais sadegšanas siltums, MJ/kg
Acetons	31,4
Benzīns A-72 (GOST 2084-67)	44,2
Aviācijas benzīns B-70 (GOST 1012-72)	44,1
Benzīns AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
Benzīns	40,6
Ziemas dīzeļdegviela (GOST 305-73)	43,6
Vasaras dīzeļdegviela (GOST 305-73)	43,4
Šķidrais degviela (petroleja + šķidrais skābeklis)	9,2
Aviācijas petroleja	42,9
Apgaismošanas petroleja (GOST 4753-68)	43,7
ksilola	43,2
Mazuts ar augstu sēra saturu	39
Mazsēra eļļa ar zemu sēra saturu	40,5
Mazsēra eļļa	41,7
Sēru saturošs mazuts	39,6
Metilspirts (metanols)	21,1
n-butilspirts	36,8
Eļļa	43,5…46
Eļļas metāns	21,5
Toluols	40,9
Vaitspirts (GOST 313452)	44
etilēna glikols	13,3
Etilspirts (etanols)	30,6

Gāzveida kurināmā un degošu gāzu īpatnējais sadegšanas siltums

Tiek parādīta gāzveida kurināmā un dažu citu degošu gāzu īpatnējā sadegšanas siltuma tabula MJ/kg. No aplūkotajām gāzēm atšķiras lielākais masas īpatnējais sadegšanas siltums. Pilnībā sadegot vienam kilogramam šīs gāzes, izdalīsies 119,83 MJ siltuma. Arī tādai degvielai kā dabasgāze ir augsta siltumspēja - dabasgāzes īpatnējais sadegšanas siltums ir 41 ... 49 MJ / kg (tīrai 50 MJ / kg).

Gāzveida kurināmā un degošu gāzu (ūdeņraža, dabasgāzes, metāna) īpatnējais sadegšanas siltums

Degviela	Īpatnējais sadegšanas siltums, MJ/kg
1-butēns	45,3
Amonjaks	18,6
Acetilēns	48,3
Ūdeņradis	119,83
Ūdeņradis, maisījums ar metānu (50% H2 un 50% CH4 pēc masas)	85
Ūdeņradis, maisījums ar metānu un oglekļa monoksīdu (33-33-33% no svara)	60
Ūdeņradis, maisījums ar oglekļa monoksīdu (50% H2 50% CO 2 pēc masas)	65
Domnas gāze	3
koksa krāsns gāze	38,5
LPG sašķidrināta ogļūdeņraža gāze (propāns-butāns)	43,8
Izobutāns	45,6
Metāns	50
n-butāns	45,7
n-heksāns	45,1
n-pentāns	45,4
Saistītā gāze	40,6…43
Dabasgāze	41…49
Propadien	46,3
Propāns	46,3
Propilēns	45,8
Propilēns, maisījums ar ūdeņradi un oglekļa monoksīdu (90%-9%-1% pēc svara)	52
Etāns	47,5
Etilēns	47,2

Dažu degošu materiālu īpatnējais sadegšanas siltums

Tabulā ir norādīts dažu degošu materiālu (koks, papīrs, plastmasa, salmi, gumija utt.) īpatnējais sadegšanas siltums. Jāatzīmē materiāli ar augstu siltuma izdalīšanos degšanas laikā. Pie šādiem materiāliem pieder: dažāda veida gumija, putupolistirols (polistirols), polipropilēns un polietilēns.

Dažu degošu materiālu īpatnējais sadegšanas siltums

Degviela	Īpatnējais sadegšanas siltums, MJ/kg
Papīrs	17,6
Ādas izstrādājumi	21,5
Koksne (stieņi ar mitruma saturu 14%)	13,8
Koksne kaudzēm	16,6
ozolkoks	19,9
Egles koksne	20,3
koka zaļš	6,3
Priedes koks	20,9
Kaprons	31,1
Karbolīta izstrādājumi	26,9
Kartons	16,5
Stirola-butadiēna gumija SKS-30AR	43,9
Dabīgais kaučuks	44,8
Sintētiskā gumija	40,2
Gumijas SCS	43,9
Hloroprēna gumija	28
Polivinilhlorīda linolejs	14,3
Divslāņu polivinilhlorīda linolejs	17,9
Linoleja polivinilhlorīds uz filca bāzes	16,6
Linoleja polivinilhlorīds uz silta pamata	17,6
Linoleja polivinilhlorīds uz auduma bāzes	20,3
Linoleja gumija (relīns)	27,2
Parafīna cieta	11,2
Putuplasta PVC-1	19,5
Polyfoam FS-7	24,4
Polyfoam FF	31,4
Putupolistirols PSB-S	41,6
poliuretāna putas	24,3
šķiedru plātnes	20,9
Polivinilhlorīds (PVC)	20,7
Polikarbonāts	31
Polipropilēns	45,7
Polistirols	39
Augsta blīvuma polietilēns	47
Zema spiediena polietilēns	46,7
Gumija	33,5
Ruberoīds	29,5
Kvēpu kanāls	28,3
Siens	16,7
Salmi	17
Organiskais stikls (plexiglass)	27,7
Tekstolīts	20,9
Tol	16
TNT	15
Kokvilna	17,5
Celuloze	16,4
Vilna un vilnas šķiedras	23,1

Avoti:

1. GOST 147-2013 Cietā minerāldegviela. Augstākās siltumspējas noteikšana un zemākās siltumspējas aprēķināšana.
2. GOST 21261-91 Naftas produkti. Augstākās siltumspējas noteikšanas un zemākās siltumspējas aprēķināšanas metode.
3. GOST 22667-82 Degošās dabasgāzes. Aprēķina metode siltumspējas, relatīvā blīvuma un Voba skaitļa noteikšanai.
4. GOST 31369-2008 Dabasgāze. Siltumspējas, blīvuma, relatīvā blīvuma un Voba skaitļa aprēķins, pamatojoties uz komponentu sastāvu.
5. Zemskis G. T. Neorganisko un organisko materiālu uzliesmojošās īpašības: uzziņu grāmata M.: VNIIPO, 2016 - 970 lpp.