Wartość opałowa różnych rodzajów paliw. Analiza porównawcza

W tej lekcji dowiemy się, jak obliczyć ilość ciepła, jakie paliwo wydziela podczas spalania. Ponadto weź pod uwagę charakterystykę paliwa - ciepło właściwe spalania.

Ponieważ całe nasze życie opiera się na ruchu, a ruch opiera się głównie na spalaniu paliwa, studiowanie tego tematu jest bardzo ważne dla zrozumienia tematu” zjawiska termiczne».

Po przestudiowaniu zagadnień związanych z ilością ciepła i ciepło właściwe, Rozważmy ilość ciepła uwalnianego podczas spalania paliwa.

Definicja

Paliwo- substancja, która w niektórych procesach (spalanie, reakcje jądrowe) uwalnia ciepło. Jest źródłem energii.

Paliwo się dzieje stałe, płynne i gazowe(rys. 1).

Ryż. 1. Rodzaje paliw

• Paliwa stałe są węgiel i torf.
• Paliwa płynne są ropa, benzyna i inne produkty ropopochodne.
• Paliwa gazowe obejmują gazu ziemnego.
• Osobno można wyróżnić bardzo często ostatnio paliwo jądrowe.

Spalanie paliwa to proces chemiczny, który jest utleniający. Podczas spalania atomy węgla łączą się z atomami tlenu, tworząc cząsteczki. W rezultacie uwalniana jest energia, którą człowiek wykorzystuje do własnych celów (ryc. 2).

Ryż. 2. Powstawanie dwutlenku węgla

Do scharakteryzowania paliwa stosuje się taką charakterystykę, jak Wartość opałowa. Wartość opałowa pokazuje, ile ciepła uwalnia się podczas spalania paliwa (rys. 3). W fizyce kalorycznej koncepcja odpowiada ciepło właściwe spalania substancji.

Ryż. 3. Ciepło właściwe spalanie

Definicja

Ciepło właściwe spalania - wielkość fizyczna, która charakteryzuje paliwo, jest liczbowo równa ilości ciepła uwalnianego podczas całkowitego spalania paliwa.

Ciepło właściwe spalania jest zwykle oznaczane literą . Jednostki:

W jednostkach miary nie ma , ponieważ spalanie paliwa odbywa się w prawie stałej temperaturze.

Ciepło właściwe spalania jest wyznaczane empirycznie za pomocą zaawansowanych przyrządów. Istnieją jednak specjalne tabele do rozwiązywania problemów. Poniżej podajemy wartości ciepła właściwego spalania dla niektórych rodzajów paliwa.

Substancja

Tabela 4. Ciepło właściwe spalania niektórych substancji

Z podanych wartości widać, że podczas spalania uwalniana jest ogromna ilość ciepła, dlatego stosuje się jednostki miary (megadżule) i (gigadżule).

Do obliczenia ilości ciepła uwalnianego podczas spalania paliwa stosuje się następujący wzór:

Tutaj: - masa paliwa (kg), - ciepło właściwe spalania paliwa ().

Podsumowując, zauważamy, że większość paliwa wykorzystywanego przez ludzkość jest magazynowana za pomocą energii słonecznej. Węgiel, ropa, gaz - wszystko to powstało na Ziemi pod wpływem Słońca (ryc. 4).

Ryż. 4. Tworzenie paliwa

W następnej lekcji porozmawiamy o prawie zachowania i transformacji energii w procesach mechanicznych i termicznych.

Listaliteratura

1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Wyd. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizyka 8. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Fizyka 8. - M.: Drop, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizyka 8. - M.: Oświecenie.

1. Portal internetowy „festival.1september.ru” ()
2. Portal internetowy „szkoła.xvatit.com” ()
3. Portal internetowy „stringer46.narod.ru” ()

Praca domowa

Opracowanie lekcji (notatki do lekcji)

Linia UMK A. V. Peryshkin. Fizyka (7-9)

Uwaga! Witryna administrująca witryną nie ponosi odpowiedzialności za treść rozwój metodologiczny, a także za zgodność z opracowaniem federalnego standardu edukacyjnego.

„Aby ogrzać innych, świeca musi się wypalić”

M. Faradaya.

Cel: Zbadanie zagadnień wykorzystania energii wewnętrznej paliwa, wydzielania ciepła podczas spalania paliwa.

Cele Lekcji:

edukacyjny:

• powtórzyć i utrwalić wiedzę na temat omawianego materiału;
• wprowadzić pojęcie energii paliwa, ciepła właściwego spalania paliwa;
• kontynuować rozwijanie umiejętności rozwiązywania problemów obliczeniowych.

opracowanie:

• rozwijać analityczne myślenie;
• rozwijać umiejętność pracy z tabelami i wyciągania wniosków;
• rozwijać zdolność uczniów do stawiania hipotez, argumentowania ich, kompetentnego wyrażania na głos swoich myśli;
• rozwijać obserwację i uwagę.

edukacyjny:

• wychować ostrożna postawa do wykorzystania zasobów paliwowych;
• pielęgnować zainteresowanie tematem poprzez ukazanie związku badanego materiału z prawdziwym życiem;
• rozwijać umiejętności komunikacyjne.

Wyniki tematu:

Uczniowie powinni wiedzieć:

• ciepło właściwe spalania paliwa jest wielkością fizyczną pokazującą, ile ciepła uwalnia się podczas całkowitego spalania paliwa o masie 1 kg;
• spalanie paliwa powoduje uwolnienie znacznej energii, która jest wykorzystywana w życiu codziennym, przemyśle, rolnictwie, elektrowniach i transporcie drogowym;
• jednostka miary ciepła właściwego spalania paliwa.

Uczniowie powinni być w stanie:

• wyjaśnić proces uwalniania energii podczas spalania paliwa;
• korzystać z tabeli ciepła właściwego spalania paliwa;
• porównaj ciepło właściwe spalania paliwa różne substancje i energia uwalniana podczas spalania różnego rodzaju paliwo.

Studenci muszą złożyć wniosek:

• wzór do obliczania energii uwalnianej podczas spalania paliwa.

Rodzaj lekcji: lekcja uczenia się nowego materiału.

Ekwipunek: świeca, talerz, szklanka, liść rośliny, suche paliwo, 2 lampki spirytusowe, benzyna, alkohol, 2 probówki z wodą.

Podczas zajęć

1. Moment organizacyjny.

Powitanie uczniów, sprawdzenie gotowości do lekcji.

Wiadomo, że wielki naukowiec M. V. Lomonosov pracował nad traktatem „Refleksje o przyczynie ciepła i zimna” już w 1744 roku. Zjawiska termiczne odgrywają ogromną rolę w otaczającym nas świecie, w życiu człowieka, roślin, zwierząt, a także w technice.

Sprawdźmy, jak dobrze opanowałeś tę wiedzę.

2. Motywacja do zajęć edukacyjnych.

Masz pytania dotyczące Praca domowa? Sprawdźmy, jak sobie z tym poradziłeś:

• dwóch uczniów prezentuje na tablicy rozwiązanie problemów domowych.

1) Określ wilgotność bezwzględną powietrza w spiżarni o objętości 10 m 3, jeśli zawiera ona parę wodną o wadze 0,12 kg.

2) Ciśnienie pary wodnej w powietrzu wynosi 0,96 kPa, wilgotność względna powietrza 60%. Jakie jest ciśnienie pary wodnej nasyconej w tej samej temperaturze?

• 1 uczeń (Dima) wypełnia schemat na tablicy;

zadanie: podpisać przy każdej strzałce nazwę procesów i wzór na obliczenie ilości ciepła w każdym z nich

• W międzyczasie chłopaki pracują przy tablicy, wykonamy kolejne zadanie.

Spójrz na tekst pokazany na slajdzie i znajdź w nim fizyczne błędy, które popełnił autor (zaproponuj poprawną odpowiedź):

1) W jasny słoneczny dzień chłopaki pojechali na kemping. Żeby nie było tak gorąco, chłopaki przebrali się ciemne garnitury. Do wieczora zrobiło się świeżo, ale po kąpieli zrobiło się cieplej. Chłopaki nalali sobie gorącej herbaty do żelaznych kubków i z przyjemnością ją wypili, bez poparzenia. To było bardzo fajne!!!

Odpowiedź: ciemność bardziej pochłania ciepło; podczas parowania temperatura ciała spada; Przewodność cieplna metali jest większa, więc bardziej się nagrzewa.

2) Budząc się wcześniej niż zwykle, Wasia natychmiast przypomniał sobie, że o ósmej rano zgodził się z Tolią, aby iść nad rzekę, aby obejrzeć dryfujący lód. Wasia wybiegła na ulicę, Tolya już tam była. „Oto pogoda na dziś! - zamiast pozdrowienia, powiedział z podziwem. „Co za słońce, a temperatura rano wynosi -2 stopnie Celsjusza”. – Nie, -4 – sprzeciwiła się Wasia. Chłopcy pokłócili się, a potem zdali sobie sprawę, o co chodzi. „Mam termometr na wietrze, a ty masz go w ustronnym miejscu, więc Twoje i pokazuje więcej”, domyślił się Tolya. A chłopcy pobiegli pluskanie przez kałuże.

Odpowiedź: w obecności wiatru parowanie zachodzi intensywniej, więc pierwszy termometr powinien pokazywać niższą temperaturę; W temperaturach poniżej 00C woda zamarza.

Dobra robota, wszystkie błędy znalezione poprawnie.

Sprawdźmy poprawność rozwiązania zadań (uczniowie, którzy rozwiązali zadania, komentują swoje rozwiązanie).

A teraz sprawdźmy, jak Dima poradził sobie ze swoim zadaniem.

Czy Dima poprawnie nazwała wszystkie przejścia fazowe? Co się stanie, gdy drewniany kij zostanie umieszczony w płomieniu? (Ona spłonie)

Prawidłowo zauważyłeś, że trwa proces spalania.

Prawdopodobnie już zgadłeś, o czym dzisiaj porozmawiamy (postaw hipotezy).

Jak myślisz, na jakie pytania będziemy w stanie odpowiedzieć pod koniec lekcji?

• zrozumieć fizyczne znaczenie procesu spalania;
• dowiedz się, co decyduje o ilości ciepła uwalnianego podczas spalania;
• poznaj zastosowanie tego procesu w życiu, w życiu codziennym itp.

3. Nowy materiał.

Na co dzień możemy obserwować, jak pali się gaz ziemny w palniku kuchenki. To jest proces spalania.

Doświadczenie numer 1.Świeca jest mocowana na dnie talerza za pomocą plasteliny. Zapal świecę, a następnie zamknij ją słoikiem. Kilka chwil później płomień świecy zgaśnie.

Powstaje sytuacja problematyczna, w rozwiązaniu której uczniowie dochodzą do wniosku: świeca pali się w obecności tlenu.

Pytania do klasy:

Co jest zaangażowane w proces spalania?

Dlaczego świeca gaśnie? W jakich warunkach zachodzi spalanie?

Z czego uwalniana jest energia?

Aby to zrobić, pamiętaj o strukturze materii.

Z czego wykonana jest substancja? (z cząsteczek, cząsteczki z atomów)

Jakie rodzaje energii ma cząsteczka? (kinetyczny i potencjał)

Czy cząsteczkę można podzielić na atomy? (TAk)

Aby podzielić cząsteczki na atomy, konieczne jest pokonanie sił przyciągania atomów, co oznacza, że ​​trzeba wykonać pracę, czyli wydatkować energię.

Przeciwnie, gdy atomy łączą się, tworząc cząsteczkę, uwalniana jest energia. Takie połączenie atomów w cząsteczki zachodzi podczas spalania paliwa. Paliwo konwencjonalne zawiera węgiel. Prawidłowo ustaliłeś, że spalanie jest niemożliwe bez dostępu do powietrza. Podczas spalania atomy węgla łączą się z atomami tlenu w powietrzu, tworząc cząsteczkę dwutlenku węgla i uwalniając energię w postaci ciepła.

A teraz przeprowadźmy eksperyment i zobaczmy jednoczesne spalanie kilku rodzajów paliwa: benzyny, suchego paliwa, alkoholu i parafiny (Eksperyment nr 2).

Co jest wspólne i czym różni się spalanie każdego rodzaju paliwa?

Tak, gdy jakakolwiek substancja jest spalana, powstają inne produkty spalania. Na przykład podczas spalania drewna uwalniany jest popiół i dwutlenek węgla, tlenek węgla i inne gazy. .

Ale głównym celem paliwa jest dostarczanie ciepła!

Spójrzmy na inne doświadczenie.

Doświadczenie #3:(na dwóch identycznych lampach spirytusowych: jednej napełnionej benzyną, drugiej z alkoholem podgrzewa się tę samą ilość wody).

Pytania dotyczące doświadczenia:

Jaka energia jest wykorzystywana do podgrzewania wody?

A jak określić ilość ciepła włożonego do podgrzania wody?

W którym przypadku woda zagotowała się szybciej?

Jakie wnioski można wyciągnąć z doświadczenia?

Które paliwo, alkohol czy benzyna, wydzielało więcej ciepła podczas całkowitego spalania? (benzyna ma więcej ciepła niż alkohol).

Nauczyciel: Wielkość fizyczna pokazująca, ile ciepła uwalnia się podczas całkowitego spalania paliwa o masie 1 kg, nazywana jest ciepłem właściwym spalania paliwa, oznaczona literą q. Jednostka miary J/kg.

Ciepło właściwe spalania jest wyznaczane eksperymentalnie za pomocą dość skomplikowanych przyrządów.

Wyniki danych eksperymentalnych przedstawiono w tabeli podręcznikowej (s. 128).

Pracujmy z tym stołem.

Pytania do tabeli:

1. Jakie jest ciepło właściwe spalania benzyny? (44 MJ/kg)
2. Co to znaczy? (Oznacza to, że całkowite spalenie benzyny o wadze 1 kg uwalnia 44 MJ energii).
3. Która substancja ma najniższe ciepło właściwe spalania? (drewno kominkowe).
4. Jakie paliwo podczas spalania wytwarza najwięcej ciepła? (wodór, ponieważ jego ciepło właściwe spalania jest większe niż inne).
5. Ile ciepła uwalnia się podczas spalania 2 kg alkoholu? Jak to zdefiniowałeś?
6. Co musisz wiedzieć, aby obliczyć ilość ciepła uwalnianego podczas spalania?

Dochodzą do wniosku, że aby obliczyć ilość ciepła, trzeba znać nie tylko ciepło właściwe spalania paliwa, ale także jego masę.

Oznacza to, że całkowitą ilość ciepła Q(J) uwolnionego podczas całkowitego spalania m(kg) paliwa oblicza się ze wzoru: Q = q · m

Napiszmy w zeszycie.

A jak z tego wzoru obliczyć masę paliwa palnego?

Wyraź ciepło właściwe spalania ze wzoru. (Możesz zadzwonić do ucznia na tablicę, aby napisać formuły)

Minuta wychowania fizycznego

Jesteśmy zmęczeni. Poluzujmy się trochę. Wyprostuj plecy. Wyprostuj ramiona. Wymienię paliwo, a jeśli myślisz, że jest w stanie stałym, opuść głowę, jeśli jest płynny, podnieś ręce do góry, a jeśli jest w stanie gazowym, pociągnij ręce do przodu.

Węgiel jest twardy.

Gaz ziemny jest gazem.

Olej jest płynny.

Drewno jest solidne.

Benzyna jest płynna.

Torf jest twardy.

Antracyt jest twardy.

Nafta jest płynna.

Gaz koksowniczy jest gazem.

Bardzo dobrze! Najbardziej uważni i wysportowani, jakich mamy... Usiądź.

Nauczyciel: Chłopaki! Zastanówmy się nad pytaniem: „Proces spalania jest przyjacielem czy wrogiem człowieka?”

Doświadczenie numer 4. Powtórzmy eksperyment z płonącą świecą, ale teraz przy świecach kładziemy liść rośliny.

Zobacz, co się stało z rośliną obok płomienia świecy?

To. używając paliwa nie należy zapominać o szkodliwości produktów spalania dla żywych organizmów.

4. Mocowanie.

Powiedzcie mi proszę, czym jest dla nas paliwo? Żywność pełni w ludzkim ciele rolę paliwa. Różne rodzaje żywności, podobnie jak różne rodzaje paliwa, zawierają różną ilość energii. (Pokaż na komputerze tabelę „Właściwa kaloryczność produktów spożywczych”).

	Właściwa wartość opałowa paliwa q, MJ/kg
chleb pszeniczny
chleb żytni
Ziemniak
Wołowina
Mięso z kurczaka
Masło
Tłusty Twaróg
Olej słonecznikowy
Winogrono
Bułka czekoladowa
Kremowe lody
Kirieszki
Słodka herbata
"Coca cola"
Czarna porzeczka

Proponuję połączyć się w grupy (1 i 2, 3 i 4 biurka) i wykonać następujące zadania (zgodnie z ulotką). Masz 5 minut na wypełnienie, po czym omówimy wyniki.

Zadania dla grup:

• Grupa 1: przygotowując się do lekcji przez 2 godziny, wydajesz 800 kJ energii. Czy zjesz paczkę 28g chipsów i wypijesz szklankę Coca-Coli (200g)?
• Grupa 2: jak wysoko może wzrosnąć osoba ważąca 70 kg, jeśli zje kanapkę z masłem (100g) chleb pszeniczny i 50g masła).
• Grupa 3: czy wystarczy w ciągu dnia spożyć 100 g twarogu, 50 g pieczywa pszennego, 50 g wołowiny i 100 g ziemniaków, 200 g słodkiej herbaty (1 szklanka). Wymagana ilość energia dla ucznia klasy 8 wynosi 1,2 MJ.
• Grupa 4: jak szybko powinien biec zawodnik ważący 60 kg, jeśli zje kanapkę z masłem (100 g pieczywa pszennego i 50 g masła).
• Grupa 5: ile czekolady może zjeść nastolatek ważący 55 kg, aby uzupełnić energię, którą zużył podczas czytania książki w pozycji siedzącej? (W godzinę)

Orientacyjne zużycie energii nastolatka ważącego 55 kg w ciągu 1 godziny na różne czynności

myć naczynia
Przygotowanie do lekcji
Czytanie sobie
Siedząc (w spoczynku)
ćwiczenia fizyczne

• Grupa 6: Czy sportowiec ważący 70 kg odzyska energię po pływaniu przez 20 minut, jeśli zje 50 g chleba żytniego i 100 g wołowiny?

Orientacyjne zużycie energii przez osobę w ciągu 1 godziny na różne rodzaje aktywności (na 1 kg masy)

Grupy przedstawiają rozwiązanie problemu na kartce papieru, a następnie kolejno podchodzą do tablicy i wyjaśniają.

5. Refleksja. Podsumowanie lekcji.

Pamiętajmy jakie zadania postawiliśmy sobie na początku lekcji? Czy osiągnęliśmy wszystko?

Chłopaki w kręgu mówią jednym zdaniem, wybierając początek frazy z odblaskowego ekranu na tablicy:

• dzisiaj dowiedziałem się...
• To było ciekawe…
• to było trudne…
• Zrobiłem zadania...
• Zdałem sobie sprawę...
• Teraz mogę…
• Poczułem, że...
• Kupiłem...
• Dowiedziałem się…
• Dałem radę …
• Byłem w stanie...
• Spróbuję…
• zaskoczyło mnie...
• dała mi lekcję na całe życie...
• Chciałem…

1. Czego nowego nauczyłeś się na lekcji?

2. Czy ta wiedza przyda się w życiu?

Ocenianie lekcji dla najbardziej aktywnych uczniów.

6. D.z

1. Paragraf 10
2. Zadanie (1 do wyboru):

• Poziom 1: Ile ciepła wytwarza 10 kg węgla drzewnego podczas spalania?
• Poziom 2: Całkowite spalanie oleju uwalnia 132 kJ energii. Jaka masa oleju spalona?
• Poziom 3: ile ciepła uwalnia się podczas całkowitego spalania 0,5 litra alkoholu (gęstość alkoholu 800 kg/m3)

Tabela porównawcza: rodzaje paliw (zalety i wady)

Ludzkość w trakcie swojej ewolucji nauczyła się otrzymywać energia cieplna przez spalenie różne rodzaje paliwo. Najprostszym przykładem jest ogień z drewna, który został rozpalony prymitywni ludzie, a od tego czasu torf, węgiel, benzyna, ropa naftowa, gaz ziemny - wszystko to są rodzaje paliwa, spalając się, człowiek otrzymuje energię cieplną. Jakie jest więc ciepło właściwe spalania?

Skąd pochodzi ciepło podczas spalania?

Sam proces spalania paliwa jest reakcją chemiczną, oksydacyjną. Większość paliw zawiera duże ilości węgla C, wodoru H, siarki S i innych substancji. Podczas spalania atomy C, H i S łączą się z atomami tlenu O 2 , w wyniku czego powstają cząsteczki CO, CO 2, H 2 O, SO 2 . W tym przypadku uwalniana jest duża ilość energii cieplnej, którą ludzie nauczyli się wykorzystywać do własnych celów.

Ryż. 1. Rodzaje paliw: węgiel, torf, ropa, gaz.

Główny wkład w wydzielanie ciepła ma węgiel C. Drugi co do wielkości wkład ma wodór H.

Ryż. 2. Atomy węgla reagują z atomami tlenu.

Jakie jest ciepło właściwe spalania?

Ciepło właściwe spalania q jest wielkością fizyczną równą ilości ciepła wydzielanego podczas całkowitego spalania 1 kg paliwa.

Wzór na ciepło właściwe spalania wygląda następująco:

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

Q to ilość ciepła uwalnianego podczas spalania paliwa, J;

m to masa paliwa, kg.

Jednostką q w międzynarodowym układzie miar SI jest J/kg.

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

Do oznaczenia dużych wartości q często stosuje się jednostki energii spoza systemu: kilodżule (kJ), megadżule (MJ) i gigadżule (GJ).

Wartości q dla różnych substancji są określane eksperymentalnie.

Znając q, możemy obliczyć ilość ciepła Q, która powstanie ze spalania paliwa o masie m:

Jak mierzy się ciepło właściwe spalania?

Do pomiaru q wykorzystuje się urządzenia zwane kalorymetrami (calor - ciepło, metro - miara).

Wewnątrz urządzenia spalany jest pojemnik z porcją paliwa. Pojemnik umieszcza się w wodzie o znanej masie. W wyniku spalania uwolnione ciepło podgrzewa wodę. Wartość masy wody i zmiana jej temperatury pozwalają obliczyć ciepło spalania. Następnie q jest określane przez powyższy wzór.

Ryż. 3. Pomiar ciepła właściwego spalania.

Gdzie znaleźć wartości q

Informacje o wartościach ciepła właściwego spalania dla poszczególnych rodzajów paliw można znaleźć w podręcznikach technicznych lub w ich wersjach elektronicznych w zasobach internetowych. Zazwyczaj przedstawia się je w formie tabeli w następujący sposób:

Ciepło właściwe spalania, q

Zbadane zasoby, współczesny gatunek paliwo jest ograniczone. Dlatego w przyszłości zostaną zastąpione innymi źródłami energii:

• atomowy, wykorzystujący energię reakcji jądrowych;
• słoneczne, przekształcające energię światła słonecznego w ciepło i energię elektryczną;
• wiatr;
• geotermalna, wykorzystująca ciepło naturalnych gorących źródeł.

Czego się nauczyliśmy?

Tak więc dowiedzieliśmy się, dlaczego podczas spalania paliwa uwalnia się dużo ciepła. Aby obliczyć ilość ciepła uwalnianego podczas spalania określonej masy m paliwa, konieczne jest poznanie wartości q - ciepła właściwego spalania tego paliwa. Wartości q zostały określone eksperymentalnie metodami kalorymetrycznymi i są podane w książkach referencyjnych.

Quiz tematyczny

Ocena raportu

Średnia ocena: 4.2. Łączna liczba otrzymanych ocen: 65.

Po spaleniu określonej ilości paliwa uwalniana jest wymierna ilość ciepła. Zgodnie z Międzynarodowym Układem Jednostek wartość jest wyrażona w dżulach na kg lub m 3. Ale parametry można również obliczyć w kcal lub kW. Jeżeli wartość jest powiązana z jednostką miary paliwa, nazywa się ją konkretną.

Jaka jest kaloryczność różnych paliw? Jaka jest wartość wskaźnika dla substancji ciekłych, stałych i gazowych? Odpowiedzi na te pytania są szczegółowo opisane w artykule. Dodatkowo przygotowaliśmy tabelę pokazującą ciepło właściwe spalania materiałów – informacja ta przyda się przy wyborze wysokoenergetycznego rodzaju paliwa.

Uwalnianie energii podczas spalania powinno charakteryzować się dwoma parametrami: wysoką sprawnością oraz brakiem produkcji szkodliwych substancji.

Paliwo sztuczne pozyskiwane jest w procesie przetwarzania naturalnego -. Niezależnie od stanu skupienia substancje w swoim składzie chemicznym mają część palną i niepalną. Pierwszy to węgiel i wodór. Drugi składa się z wody, soli mineralnych, azotu, tlenu, metali.

W zależności od stanu skupienia paliwo dzieli się na płynne, stałe i gazowe. Każda grupa dalej rozgałęzia się na podgrupę naturalną i sztuczną (+)

Podczas spalania 1 kg takiej „mieszaniny” uwalniana jest inna ilość energii. Ile tej energii zostanie uwolnione, zależy od proporcji tych pierwiastków - części palnej, wilgotności, zawartości popiołu i innych składników.

Ciepło spalania paliwa (HCT) powstaje z dwóch poziomów – wyższego i niższego. Pierwszy wskaźnik uzyskuje się dzięki kondensacji wody, w drugim czynnik ten nie jest brany pod uwagę.

Do obliczenia zapotrzebowania na paliwo i jego kosztu potrzebna jest najniższa TCT, za pomocą takich wskaźników zestawiane są bilanse ciepła i określana jest sprawność instalacji zasilanych paliwem.

TST można obliczyć analitycznie lub eksperymentalnie. Jeśli znany jest skład chemiczny paliwa, stosuje się wzór Mendelejewa. Procedury eksperymentalne opierają się na rzeczywistym pomiarze ciepła podczas spalania paliwa.

W takich przypadkach stosuje się specjalną bombę spalinową - bombę kalorymetryczną wraz z kalorymetrem i termostatem.

Cechy obliczeń są indywidualne dla każdego rodzaju paliwa. Przykład: TCT w silnikach wewnętrzne spalanie liczone od najniższej wartości, ponieważ ciecz nie skrapla się w cylindrach.

Parametry substancji płynnych

Materiały płynne, podobnie jak stałe, rozkładane są na następujące składniki: węgiel, wodór, siarka, tlen, azot. Procent jest wyrażony wagowo.

Wewnętrzny balast paliwa organicznego tworzony jest z tlenu i azotu, składniki te nie palą się i są warunkowo zawarte w składzie. Z wilgoci i popiołu powstaje balast zewnętrzny.

W benzynie obserwuje się wysokie ciepło właściwe spalania. W zależności od marki jest to 43-44 MJ.

Podobne wskaźniki ciepła właściwego spalania określa się również dla nafty lotniczej - 42,9 MJ. Do liderów pod względem kaloryczności należy również olej napędowy – 43,4-43,6 MJ.

Stosunkowo niskie wartości TST charakteryzują płynne paliwo rakietowe, glikol etylenowy. Alkohol i aceton różnią się minimalnym ciepłem właściwym spalania. Ich wydajność jest znacznie niższa niż w przypadku tradycyjnego paliwa silnikowego.

Właściwości paliwa gazowego

Paliwo gazowe składa się z tlenku węgla, wodoru, metanu, etanu, propanu, butanu, etylenu, benzenu, siarkowodoru i innych składników. Liczby te są wyrażone w procentach objętości.

Wodór ma najwyższe ciepło spalania. Podczas spalania kilogram substancji uwalnia 119,83 MJ ciepła. Ale ma wysoki stopień wybuchowości.

Wysokie wartości opałowe obserwuje się również w gazie ziemnym.

Wynoszą one 41-49 MJ na kg. Ale np. czysty metan ma wyższe ciepło spalania – 50 MJ na kg.

Tabela porównawcza wskaźników

W tabeli przedstawiono wartości masowego ciepła właściwego spalania paliw ciekłych, stałych, gazowych.

Rodzaj paliwa	Jednostka obrót silnika.	Ciepło właściwe spalania
		MJ	kW	kcal
Drewno opałowe: dąb, brzoza, jesion, buk, grab	kg	15	4,2	2500
Drewno opałowe: modrzew, sosna, świerk	kg	15,5	4,3	2500
brązowy węgiel	kg	12,98	3,6	3100
Węgiel	kg	27,00	7,5	6450
Węgiel drzewny	kg	27,26	7,5	6510
Antracyt	kg	28,05	7,8	6700
pellet drzewny	kg	17,17	4,7	4110
Pellet ze słomy	kg	14,51	4,0	3465
pellet słonecznikowy	kg	18,09	5,0	4320
Trociny	kg	8,37	2,3	2000
Papier	kg	16,62	4,6	3970
Wino	kg	14,00	3,9	3345
Gazu ziemnego	m 3	33,5	9,3	8000
Gaz płynny	kg	45,20	12,5	10800
Benzyna	kg	44,00	12,2	10500
Diz. paliwo	kg	43,12	11,9	10300
Metan	m 3	50,03	13,8	11950
Wodór	m 3	120	33,2	28700
Nafta oczyszczona	kg	43.50	12	10400
olej opałowy	kg	40,61	11,2	9700
Olej	kg	44,00	12,2	10500
Propan	m 3	45,57	12,6	10885
Etylen	m 3	48,02	13,3	11470

Z tabeli wynika, że ​​wodór ma najwyższe TST ze wszystkich substancji, nie tylko gazowych. Należy do paliw wysokoenergetycznych.

Produktem spalania wodoru jest zwykła woda. Proces nie emituje żużla paleniskowego, popiołu, tlenku węgla i dwutlenku węgla, co czyni substancję paliwem przyjaznym dla środowiska. Jest jednak wybuchowy i ma niską gęstość, więc takie paliwo jest trudne do upłynnienia i transportu.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

O wartości opałowej różnych gatunków drewna. Porównanie wskaźników na m 3 i kg.

TST jest najważniejszą właściwością termiczną i eksploatacyjną paliwa. Wskaźnik ten znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach działalności człowieka: silnikach cieplnych, elektrowniach, przemyśle, ogrzewaniu domów i gotowaniu.

Wartości opałowe pomagają porównać różne rodzaje paliwa pod względem ilości uwolnionej energii, obliczyć wymaganą masę paliwa i zaoszczędzić na kosztach.

Masz coś do dodania lub masz pytania dotyczące kaloryczności różnych rodzajów paliwa? Możesz dodawać komentarze do publikacji i brać udział w dyskusjach - formularz kontaktowy znajduje się w dolnym bloku.

W tabelach przedstawiono masowe ciepło właściwe spalania paliwa (ciekłego, stałego i gazowego) oraz niektórych innych materiałów palnych. Pod uwagę brane są paliwa takie jak: węgiel, drewno opałowe, koks, torf, nafta, ropa, alkohol, benzyna, gaz ziemny itp.

Wykaz tabel:

W egzotermicznej reakcji utleniania paliwa jego energia chemiczna jest przekształcana w energię cieplną z uwolnieniem pewnej ilości ciepła. Powstała energia cieplna nazywana jest ciepłem spalania paliwa. Zależy od jego składu chemicznego, wilgotności i jest głównym. Wartość opałowa paliwa, odniesiona do 1 kg masy lub 1 m 3 objętości, stanowi właściwą wartość opałowa masy lub objętości.

Ciepło właściwe spalania paliwa to ilość ciepła uwalniana podczas całkowitego spalania jednostki masy lub objętości paliwa stałego, ciekłego lub gazowego. W międzynarodowym układzie jednostek wartość ta jest mierzona w J / kg lub J / m 3.

Ciepło właściwe spalania paliwa można określić doświadczalnie lub obliczyć analitycznie. Eksperymentalne metody wyznaczania wartości opałowej opierają się na praktycznym pomiarze ilości ciepła wydzielanego podczas spalania paliwa np. w kalorymetrze z termostatem i bombą spalinową. Na paliwo o znanej skład chemiczny ciepło właściwe spalania można wyznaczyć ze wzoru Mendelejewa.

Występują wyższe i niższe ciepło właściwe spalania. Wartość opałowa jest równa maksymalnej ilości ciepła wydzielanego podczas całkowitego spalania paliwa, z uwzględnieniem ciepła zużytego na odparowanie wilgoci zawartej w paliwie. Niższa wartość opałowa jest mniejsza od wyższej o wartość ciepła kondensacji, które powstaje z wilgoci w paliwie i wodoru masy organicznej, który podczas spalania zamienia się w wodę.

Aby określić wskaźniki jakości paliwa, a także w obliczeniach ciepłowniczych zwykle używamy najniższego ciepła właściwego spalania, która jest najważniejszą charakterystyką cieplną i eksploatacyjną paliwa i została podana w poniższych tabelach.

Ciepło właściwe spalania paliwa stałego (węgiel, drewno opałowe, torf, koks)

W tabeli przedstawiono wartości ciepła właściwego spalania suchego paliwa stałego w jednostce MJ/kg. Paliwo w tabeli jest uporządkowane według nazw w kolejności alfabetycznej.

Spośród rozważanych paliw stałych najwyższą wartość opałową ma węgiel koksujący – jego ciepło właściwe spalania wynosi 36,3 MJ/kg (lub 36,3·106 J/kg w jednostkach SI). Ponadto wysoką kaloryczność charakteryzuje węgiel, antracyt, węgiel drzewny i węgiel brunatny.

Paliwa o niskiej efektywności energetycznej to drewno, drewno opałowe, proch strzelniczy, freztorf, łupki bitumiczne. Na przykład ciepło właściwe spalania drewna opałowego wynosi 8,4 ... 12,5, a prochu - tylko 3,8 MJ / kg.

Ciepło właściwe spalania paliwa stałego (węgiel, drewno opałowe, torf, koks)

Paliwo
Antracyt	26,8…34,8
Pelety drzewne (pelety)	18,5
Drewno opałowe suche	8,4…11
Suche drewno opałowe brzozowe	12,5
koks gazowy	26,9
koks wielkopiecowy	30,4
półkoks	27,3
Proszek	3,8
Łupek	4,6…9
Łupki naftowe	5,9…15
paliwo stałe	4,2…10,5
Torf	16,3
torf włóknisty	21,8
Torf do mielenia	8,1…10,5
Okruchy torfowe	10,8
brązowy węgiel	13…25
Węgiel brunatny (brykiety)	20,2
Węgiel brunatny (pył)	25
Węgiel doniecki	19,7…24
Węgiel drzewny	31,5…34,4
Węgiel	27
Węgiel koksujący	36,3
Węgiel Kuźniecki	22,8…25,1
Węgiel czelabiński	12,8
Węgiel Ekibastuz	16,7
freztorf	8,1
Żużel	27,5

Ciepło właściwe spalania paliw płynnych (alkohol, benzyna, nafta, olej)

Podano tabelę ciepła właściwego spalania paliwa płynnego i niektórych innych płynów organicznych. Należy zauważyć, że paliwa takie jak benzyna, olej napędowy i olej charakteryzują się dużym wydzielaniem ciepła podczas spalania.

Ciepło właściwe spalania alkoholu i acetonu jest znacznie niższe niż tradycyjnych paliw silnikowych. Ponadto płynne paliwo rakietowe ma stosunkowo niską wartość opałową i przy całkowitym spaleniu 1 kg tych węglowodorów zostanie uwolniona ilość ciepła równa odpowiednio 9,2 i 13,3 MJ.

Ciepło właściwe spalania paliw płynnych (alkohol, benzyna, nafta, olej)

Paliwo	Ciepło właściwe spalania, MJ/kg
Aceton	31,4
Benzyna A-72 (GOST 2084-67)	44,2
Benzyna lotnicza B-70 (GOST 1012-72)	44,1
Benzyna AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
Benzen	40,6
Zimowy olej napędowy (GOST 305-73)	43,6
Letni olej napędowy (GOST 305-73)	43,4
Propelent ciekły (nafta + ciekły tlen)	9,2
Nafta lotnicza	42,9
Nafta oświetleniowa (GOST 4753-68)	43,7
ksylen	43,2
Olej opałowy o wysokiej zawartości siarki	39
Olej opałowy o niskiej zawartości siarki	40,5
Olej opałowy o niskiej zawartości siarki	41,7
Olej opałowy siarkowy	39,6
Alkohol metylowy (metanol)	21,1
Alkohol n-butylowy	36,8
Olej	43,5…46
Metan naftowy	21,5
Toluen	40,9
Biały duch (GOST 313452)	44
glikol etylenowy	13,3
Alkohol etylowy (etanol)	30,6

Ciepło właściwe spalania paliwa gazowego i gazów palnych

Przedstawiono tabelę ciepła właściwego spalania paliwa gazowego i niektórych innych gazów palnych w wymiarze MJ/kg. Spośród rozważanych gazów różni się największe masowe ciepło właściwe spalania. Przy całkowitym spaleniu jednego kilograma tego gazu uwolnione zostanie 119,83 MJ ciepła. Również paliwo takie jak gaz ziemny ma wysoką kaloryczność – ciepło właściwe spalania gazu ziemnego wynosi 41...49 MJ/kg (dla czystego 50 MJ/kg).

Ciepło właściwe spalania paliwa gazowego i gazów palnych (wodór, gaz ziemny, metan)

Paliwo	Ciepło właściwe spalania, MJ/kg
1-buten	45,3
Amoniak	18,6
Acetylen	48,3
Wodór	119,83
Wodór, mieszanina z metanem (50% H 2 i 50% CH 4 masowo)	85
Wodór, mieszanina z metanem i tlenkiem węgla (33-33-33% mas.)	60
Wodór, mieszanina z tlenkiem węgla (50% H 2 50% CO 2 masowo)	65
Gaz wielkopiecowy	3
gaz koksowniczy	38,5
Gaz płynny LPG (propan-butan)	43,8
Izobutan	45,6
Metan	50
n-butan	45,7
n-Heksan	45,1
n-pentan	45,4
Powiązany gaz	40,6…43
Gazu ziemnego	41…49
Propadien	46,3
Propan	46,3
Propylen	45,8
Propylen, mieszanina z wodorem i tlenkiem węgla (90%-9%-1% wag.)	52
Etan	47,5
Etylen	47,2

Ciepło właściwe spalania niektórych materiałów palnych

W tabeli podano ciepło właściwe spalania niektórych materiałów palnych (drewno, papier, plastik, słoma, guma itp.). Należy zwrócić uwagę na materiały o dużym wydzielaniu ciepła podczas spalania. Do takich materiałów należą: różne rodzaje gumy, polistyren ekspandowany (polistyren), polipropylen i polietylen.

Ciepło właściwe spalania niektórych materiałów palnych

Paliwo	Ciepło właściwe spalania, MJ/kg
Papier	17,6
Skóra ekologiczna	21,5
Drewno (pręty o wilgotności 14%)	13,8
Drewno w stosach	16,6
Drewno dębowe	19,9
Drewno świerkowe	20,3
drewno zielone	6,3
drewno sosnowe	20,9
Kapron	31,1
Produkty karbolitowe	26,9
Karton	16,5
Kauczuk butadienowo-styrenowy SKS-30AR	43,9
Kauczuk naturalny	44,8
Kauczuk syntetyczny	40,2
Guma SCS	43,9
Kauczuk chloroprenowy	28
Linoleum z polichlorku winylu	14,3
Dwuwarstwowy linoleum z polichlorku winylu	17,9
Polichlorek winylu linoleum na podłożu filcowym	16,6
Polichlorek winylu Linoleum na ciepło	17,6
Polichlorek winylu linoleum na bazie tkaniny	20,3
Kauczuk linoleum (relin)	27,2
Stała parafina	11,2
Polipian PCV-1	19,5
Pianka FS-7	24,4
Polipian FF	31,4
Styropian PSB-S	41,6
pianka poliuretanowa	24,3
płyta pilśniowa	20,9
Polichlorek winylu (PVC)	20,7
Poliwęglan	31
Polipropylen	45,7
Polistyren	39
Polietylen o wysokiej gęstości	47
Polietylen niskociśnieniowy	46,7
Guma	33,5
Ruberoid	29,5
Kanał sadzy	28,3
Siano	16,7
Słoma	17
Szkło organiczne (pleksi)	27,7
Tekstolit	20,9
Tol	16
TNT	15
Bawełna	17,5
Celuloza	16,4
Wełna i włókna wełniane	23,1

Źródła:

1. GOST 147-2013 Stałe paliwo mineralne. Wyznaczenie wyższej wartości opałowej i obliczenie niższej wartości opałowej.
2. GOST 21261-91 Produkty naftowe. Metoda wyznaczania wartości opałowej brutto i obliczania wartości opałowej netto.
3. GOST 22667-82 Palne gazy ziemne. Metoda obliczeniowa do wyznaczania wartości opałowej, gęstości względnej i liczby Wobbego.
4. GOST 31369-2008 Gaz ziemny. Obliczanie wartości opałowej, gęstości, gęstości względnej i liczby Wobbego na podstawie składu składników.
5. Zemsky G. T. Właściwości palne materiałów nieorganicznych i organicznych: książka referencyjna M .: VNIIPO, 2016 - 970 s.