Valor calórico de vários tipos de combustível. Análise comparativa
Nesta lição, aprenderemos a calcular a quantidade de calor que o combustível libera durante a combustão. Além disso, considere as características do combustível - o calor específico de combustão.
Como toda a nossa vida é baseada no movimento, e o movimento é principalmente baseado na combustão de combustível, o estudo deste tópico é muito importante para a compreensão do tema " fenômenos térmicos».
Depois de estudar questões relacionadas com a quantidade de calor e calor específico, vamos considerar a quantidade de calor liberada durante a combustão do combustível.
Definição
Combustível- uma substância que em alguns processos (combustão, reações nucleares) libera calor. É uma fonte de energia.
Combustível acontece sólido, líquido e gasoso(Figura 1).
Arroz. 1. Tipos de combustível
- Os combustíveis sólidos são carvão e turfa.
- Os combustíveis líquidos são óleo, gasolina e outros produtos petrolíferos.
- Os combustíveis gasosos incluem gás natural.
- Separadamente, pode-se destacar um muito comum ultimamente Combustível nuclear.
A combustão de combustível é um processo químico que é oxidativo. Durante a combustão, os átomos de carbono se combinam com os átomos de oxigênio para formar moléculas. Como resultado, a energia é liberada, que uma pessoa usa para seus próprios propósitos (Fig. 2).
Arroz. 2. Formação de dióxido de carbono
Para caracterizar o combustível, tal característica é utilizada como valor calórico. O valor calorífico mostra quanto calor é liberado durante a combustão do combustível (Fig. 3). Na física calorífica, o conceito corresponde calor específico de combustão de uma substância.
Arroz. 3. Calor específico combustão
Definição
Calor específico de combustão - quantidade física, que caracteriza o combustível, é numericamente igual à quantidade de calor que é liberada durante a combustão completa do combustível.
O calor específico de combustão é geralmente indicado pela letra . Unidades:
Em unidades de medida, não há , pois a combustão do combustível ocorre a uma temperatura quase constante.
O calor específico de combustão é determinado empiricamente usando instrumentos sofisticados. No entanto, existem tabelas especiais para resolver problemas. Abaixo damos os valores do calor específico de combustão para alguns tipos de combustível.
|
Substância |
|
Tabela 4. Calor específico de combustão de algumas substâncias
A partir dos valores fornecidos, pode-se ver que durante a combustão uma grande quantidade de calor é liberada, então as unidades de medida (megajoules) e (gigajoules) são usadas.
Para calcular a quantidade de calor que é liberada durante a combustão do combustível, a seguinte fórmula é usada:
Aqui: - massa de combustível (kg), - calor específico de combustão de combustível ().
Em conclusão, notamos que a maior parte do combustível que é usado pela humanidade é armazenado com a ajuda da energia solar. Carvão, petróleo, gás - tudo isso foi formado na Terra devido à influência do Sol (Fig. 4).
Arroz. 4. Formação de combustível
Na próxima lição, falaremos sobre a lei de conservação e transformação de energia em processos mecânicos e térmicos.
Listaliteratura
- Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. /Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Física 8. - M.: Mnemosine.
- Peryshkin A. V. Física 8. - M.: Abetarda, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Física 8. - M.: Iluminismo.
- Portal da Internet "festival.1september.ru" ()
- Portal da Internet "school.xvatit.com" ()
- Portal da Internet "stringer46.narod.ru" ()
Trabalho de casa
Desenvolvimento da lição (notas da lição)
Linha UMK A. V. Peryshkin. Física (7-9)
Atenção! O site de administração do site não é responsável pelo conteúdo desenvolvimentos metodológicos, bem como para o cumprimento do desenvolvimento da Norma Estadual de Educação Federal.
"Para aquecer os outros, a vela deve queimar"
M. Faraday.
Alvo: Estudar as questões do uso da energia interna do combustível, a liberação de calor durante a combustão do combustível.
Lições objetivas:
educacional:
- repetir e consolidar o conhecimento sobre o material abordado;
- introduzir o conceito de energia do combustível, calor específico de combustão do combustível;
- continuar desenvolvendo habilidades na resolução de problemas computacionais.
em desenvolvimento:
- desenvolver o pensamento analítico;
- desenvolver a capacidade de trabalhar com tabelas e tirar conclusões;
- desenvolver a capacidade dos alunos de apresentar hipóteses, discuti-las, expressar competentemente seus pensamentos em voz alta;
- desenvolver a observação e a atenção.
educacional:
- levantar a questão atitude cuidadosa ao uso de recursos de combustível;
- cultivar o interesse pelo assunto, mostrando a conexão do material estudado com a vida real;
- desenvolver habilidades de comunicação.
Resultados do assunto:
Os alunos devem saber:
- o calor específico de combustão do combustível é uma quantidade física que mostra quanto calor é liberado durante a combustão completa do combustível com peso de 1 kg;
- quando o combustível é queimado, uma energia significativa é liberada, que é usada na vida cotidiana, na indústria, na agricultura, nas usinas de energia e no transporte rodoviário;
- uma unidade de medida para o calor específico de combustão do combustível.
Os alunos devem ser capazes de:
- explicar o processo de liberação de energia durante a combustão do combustível;
- utilizar a tabela de calor específico de combustão do combustível;
- comparar o calor específico de combustão do combustível várias substâncias e a energia liberada durante a combustão vários tipos combustível.
Os alunos devem se inscrever:
- fórmula para calcular a energia liberada durante a combustão do combustível.
Tipo de aula: lição aprendendo novo material.
Equipamento: uma vela, um prato, um copo, uma folha de planta, combustível seco, 2 lamparinas, gasolina, álcool, 2 tubos de ensaio com água.
Durante as aulas
1. Momento organizacional.
Cumprimentando os alunos, verificando a prontidão para a aula.
Sabe-se que o grande cientista M. V. Lomonosov trabalhou no tratado “Reflexões sobre a causa do calor e do frio” em 1744. Os fenômenos térmicos desempenham um papel enorme no mundo ao nosso redor, na vida do homem, das plantas, dos animais, bem como na tecnologia.
Vamos verificar o quão bem você domina esse conhecimento.
2. Motivação para atividades de aprendizagem.
Você tem alguma dúvida sobre trabalho de casa? Vamos verificar como você lidou com isso:
- dois alunos apresentam a solução de problemas domésticos no quadro-negro.
1) Determine a umidade absoluta do ar em uma despensa com volume de 10 m 3 se ela contém vapor d'água pesando 0,12 kg.
2) A pressão do vapor de água no ar é de 0,96 kPa, a umidade relativa do ar é de 60%. Qual é a pressão do vapor d'água saturado na mesma temperatura?
- 1 aluno (Dima) preenche o diagrama no quadro;
tarefa: assine ao lado de cada seta o nome dos processos e a fórmula para calcular a quantidade de calor em cada um deles
- Enquanto isso, os caras estão trabalhando no quadro-negro, vamos concluir outra tarefa.
Observe o texto mostrado no slide e encontre nele os erros físicos que o autor cometeu (sugira a resposta correta):
1) Em um dia ensolarado, os caras foram acampar. Para não ficar tão quente, os caras se vestiram de ternos escuros. À noite tornou-se fresco, mas depois de nadar ficou mais quente. Os caras se serviram de chá quente em canecas de ferro e beberam com prazer, sem se queimar. Foi muito legal!!!
Resposta: o escuro absorve mais calor; durante a evaporação, a temperatura corporal diminui; A condutividade térmica dos metais é maior, por isso aquece mais.
2) Acordando mais cedo do que de costume, Vasya lembrou-se imediatamente que às oito da manhã ele havia combinado com Tolya em ir ao rio para observar o gelo se mover. Vasya correu para a rua, Tolya já estava lá. "Aqui está o clima hoje! - em vez de uma saudação, disse ele com admiração. “Que sol, e a temperatura pela manhã é de -2 graus Celsius.” "Não, -4", objetou Vasya. Os meninos discutiram, então perceberam qual era o problema. “Eu tenho um termômetro no vento, e você o tem em um lugar isolado, então o seu e mostra mais”, adivinhou Tolya. E os meninos correram espirrando nas poças.
Resposta: na presença de vento, a evaporação ocorre de forma mais intensa, portanto o primeiro termômetro deve apresentar uma temperatura mais baixa; Em temperaturas abaixo de 00C, a água congela.
Muito bem, todos os erros encontrados corretamente.
Vamos verificar a correção da solução dos problemas (os alunos que resolveram os problemas comentam sua solução).
E agora vamos verificar como Dima lidou com sua tarefa.
Dima nomeou todas as transições de fase corretamente? O que acontece quando uma vara de madeira é colocada em uma chama? (Ela vai queimar)
Você notou corretamente que o processo de combustão está ocorrendo.
Provavelmente, você já adivinhou sobre o que falaremos hoje (apresentar hipóteses).
Que perguntas você acha que seremos capazes de responder no final da aula?
- compreender o significado físico do processo de combustão;
- descobrir o que determina a quantidade de calor liberada durante a combustão;
- descobrir a aplicação deste processo na vida, na vida cotidiana, etc.
3. Novo material.
Todos os dias podemos observar como o gás natural queima em um queimador de fogão. Este é o processo de combustão.
Experiência número 1. A vela é fixada no fundo da placa com plasticina. Acenda uma vela e feche-a com um frasco. Alguns momentos depois, a chama da vela se apagará.
Cria-se uma situação problemática, cuja solução os alunos concluem: a vela queima na presença de oxigênio.
Perguntas para a turma:
O que está envolvido no processo de combustão?
Por que a vela se apaga? Quais são as condições em que ocorre a combustão?
De que é liberada a energia?
Para fazer isso, lembre-se da estrutura da matéria.
De que é feita a substância? (de moléculas, moléculas de átomos)
Que tipos de energia uma molécula possui? (cinética e potencial)
Uma molécula pode ser dividida em átomos? (Sim)
Para dividir as moléculas em átomos, é necessário vencer as forças de atração dos átomos, o que significa que deve ser feito trabalho, ou seja, deve-se gastar energia.
Quando os átomos se combinam para formar uma molécula, pelo contrário, a energia é liberada. Essa combinação de átomos em moléculas ocorre durante a combustão do combustível. O combustível convencional contém carbono. Você determinou corretamente que a combustão é impossível sem acesso ao ar. Durante a combustão, os átomos de carbono se combinam com os átomos de oxigênio no ar, formando uma molécula de dióxido de carbono e liberando energia na forma de calor.
E agora vamos fazer um experimento e ver a combustão simultânea de vários tipos de combustível: gasolina, combustível seco, álcool e parafina (Experiência nº 2).
O que é comum e como a combustão de cada tipo de combustível é diferente?
Sim, quando qualquer substância é queimada, outros produtos de combustão são formados. Por exemplo, quando a madeira é queimada, sobras cinzas e dióxido de carbono, monóxido de carbono e outros gases são liberados. .
Mas, o principal objetivo do combustível é dar calor!
Vejamos outra experiência.
Experiência nº 3:(em duas lâmpadas de álcool idênticas: uma cheia de gasolina e outra de álcool, a mesma quantidade de água é aquecida).
Perguntas da experiência:
Que energia é usada para aquecer a água?
E como determinar a quantidade de calor que foi usada para aquecer a água?
Nesse caso a água ferveu mais rápido?
Que conclusão pode ser tirada da experiência?
Qual combustível, álcool ou gasolina, emite mais calor durante a combustão completa? (a gasolina é mais calor do que o álcool).
Professor: Uma quantidade física que mostra quanto calor é liberado durante a combustão completa de um combustível pesando 1 kg é chamada de calor específico de combustão do combustível, denotado pela letra q. Unidade de medida J/kg.
O calor específico de combustão é determinado experimentalmente com instrumentos bastante complexos.
Os resultados dos dados experimentais são mostrados na tabela do livro didático (p. 128).
Vamos trabalhar com esta tabela.
Perguntas da tabela:
- Qual é o calor específico de combustão da gasolina? (44 MJ/kg)
- O que isto significa? (Isso significa que a combustão completa da gasolina de 1 kg libera 44 MJ de energia).
- Qual substância tem o menor calor específico de combustão? (lenha).
- Qual combustível produz mais calor quando queimado? (hidrogênio, pois seu calor específico de combustão é maior que os demais).
- Quanto calor é liberado durante a combustão de 2 kg de álcool? Como você o definiu?
- O que você precisa saber para calcular a quantidade de calor liberada durante a combustão?
Eles concluem que para encontrar a quantidade de calor, é necessário conhecer não apenas o calor específico de combustão do combustível, mas também sua massa.
Isso significa que a quantidade total de calor Q (J) liberada durante a combustão completa de m (kg) combustível é calculada pela fórmula: Q = q · m
Vamos escrever em um caderno.
E como encontrar a massa de combustível combustível desta fórmula?
Expresse o calor específico de combustão da fórmula. (Você pode chamar o aluno para o quadro para escrever fórmulas)
Minuto de Educação Física
Nós estamos cansados. Vamos relaxar um pouco. Endireite as costas. Endireite os ombros. Vou nomear o combustível, e se você achar que é sólido, abaixe a cabeça, se for líquido, levante as mãos, e se for gasoso, puxe as mãos para a frente.
O carvão é duro.
O gás natural é gasoso.
O óleo é líquido.
A madeira é sólida.
A gasolina é líquida.
A turfa é dura.
O antracito é duro.
O querosene é líquido.
O gás de coqueria é gasoso.
Bem feito! O mais atento e atlético que temos... Sente-se.
Professora: Rapazes! Vamos pensar na pergunta: "O processo de combustão é amigo ou inimigo de uma pessoa?"
Experiência número 4. Vamos repetir o experimento com uma vela acesa, mas agora colocamos uma folha de uma planta ao lado das velas.
Veja o que aconteceu com a planta ao lado da chama da vela?
Este. ao usar combustível, não se deve esquecer os danos dos produtos de combustão aos organismos vivos.
4. Fixação.
Pessoal, me digam por favor, o que é combustível para nós? A comida desempenha o papel de combustível no corpo humano. Diferentes tipos de alimentos, como diferentes tipos de combustível, contêm uma quantidade diferente de energia. (Mostrar a tabela no computador "Valor calórico específico dos produtos alimentares").
|
Valor calorífico específico do combustível q, MJ/kg |
|
|
pão de trigo |
|
|
pão de centeio |
|
|
Batata |
|
|
Carne |
|
|
carne de frango |
|
|
Manteiga |
|
|
Requeijão gordo |
|
|
Óleo de girassol |
|
|
Uva |
|
|
Rolinho de chocolate |
|
|
Sorvete cremoso |
|
|
Kirieshki |
|
|
Chá doce |
|
|
"Coca Cola" |
|
|
groselha preta |
Sugiro que se reúnam em grupos (1 e 2, 3 e 4 mesas) e completem as seguintes tarefas (conforme a apostila). Você tem 5 minutos para concluir, após os quais discutiremos os resultados.
Tarefas para grupos:
- Grupo 1: ao se preparar para aulas de 2 horas, você gasta 800 kJ de energia. Você vai restaurar sua reserva de energia se comer um pacote de batatas fritas de 28g e beber um copo de Coca-Cola (200g)?
- Grupo 2: até que altura uma pessoa de 70 kg pode subir se comer um sanduíche com manteiga (100 g pão de trigo e 50g de manteiga).
- Grupo 3: é suficiente consumir 100 g de requeijão, 50 g de pão de trigo, 50 g de carne bovina e 100 g de batata, 200 g de chá doce (1 copo) durante o dia. Quantidade necessária energia para um aluno da 8ª série é de 1,2 MJ.
- Grupo 4: quão rápido um atleta de 60 kg deve correr se comer um sanduíche com manteiga (100 g de pão de trigo e 50 g de manteiga).
- Grupo 5: quanto chocolate um adolescente de 55 kg pode comer para repor a energia que gastou lendo um livro sentado? (Em uma hora)
Consumo energético aproximado de um adolescente pesando 55 kg em 1 hora para diversas atividades
|
lavar pratos |
|
|
Preparando-se para as aulas |
|
|
Lendo para si mesmo |
|
|
Sentado (em repouso) |
|
|
exercício físico |
- Grupo 6: Um atleta de 70 kg recuperará energia após nadar por 20 minutos se comer 50 g de pão de centeio e 100 g de carne bovina?
Consumo aproximado de energia de uma pessoa em 1 hora para vários tipos de atividades (por 1 kg de massa)
Os grupos apresentam a solução do problema em uma folha de papel, depois vão para o quadro-negro e explicam.
5. Reflexão. Resumo da lição.
Vamos lembrar quais tarefas nos propusemos no início da lição? Conseguimos tudo?
Os caras em um círculo falam em uma frase, escolhendo o início da frase na tela refletiva no quadro:
- hoje eu descobri...
- foi interessante…
- foi difícil…
- fiz tarefas...
- Eu percebi que...
- Agora eu posso…
- Eu senti isso...
- Eu comprei...
- Aprendi…
- Eu consegui …
- Eu fui capaz...
- Vou tentar…
- me surpreendeu...
- me deu uma lição de vida...
- Eu queria…
1. O que você aprendeu na lição?
2. Este conhecimento será útil na vida?
Avaliação da lição para os alunos mais ativos.
6. D.z
- Parágrafo 10
- Tarefa (1 para escolher):
- Nível 1: Quanto calor 10 kg de carvão produzem quando queimados?
- Nível 2: A combustão completa do óleo liberou 132 kJ de energia. Que massa de óleo queimou?
- Nível 3: quanto calor é liberado durante a combustão completa de 0,5 litros de álcool (densidade do álcool 800 kg / m3)
A humanidade, no curso de sua evolução, aprendeu a receber energia térmica queimando tipos diferentes combustível. O exemplo mais simples é um fogo feito de madeira, que foi aceso povos primitivos, e desde então turfa, carvão, gasolina, petróleo, gás natural - todos esses são tipos de combustível, queimando que uma pessoa recebe energia térmica. Então, qual é o calor específico de combustão?
De onde vem o calor durante a combustão?
O próprio processo de combustão do combustível é uma reação química e oxidativa. A maioria dos combustíveis contém grandes quantidades de carbono C, hidrogênio H, enxofre S e outras substâncias. Durante a combustão, os átomos de C, H e S combinam-se com átomos de oxigênio de O 2, resultando em moléculas de CO, CO 2, H 2 O, SO 2. Nesse caso, uma grande quantidade de energia térmica é liberada, que as pessoas aprenderam a usar para seus próprios fins.
Arroz. 1. Tipos de combustível: carvão, turfa, petróleo, gás.
A principal contribuição para a liberação de calor é feita pelo carbono C. A segunda maior contribuição é feita pelo hidrogênio H.
Arroz. 2. Os átomos de carbono reagem com os átomos de oxigênio.
Qual é o calor específico de combustão?
O calor específico de combustão q é uma quantidade física igual à quantidade de calor liberada durante a combustão completa de 1 kg de combustível.
A fórmula para o calor específico de combustão é assim:
$$q=(Q\sobre m)$$
Q é a quantidade de calor liberada durante a combustão do combustível, J;
m é a massa de combustível, kg.
A unidade de q no sistema internacional de unidades SI é J/kg.
$$[q]=(J \sobre kg)$$
Para denotar grandes valores de q, as unidades de energia fora do sistema são frequentemente usadas: quilojoules (kJ), megajoules (MJ) e gigajoules (GJ).
Os valores de q para diferentes substâncias são determinados experimentalmente.
Conhecendo q, podemos calcular a quantidade de calor Q, que resultará da combustão do combustível de massa m:
Como é medido o calor específico de combustão?
Para medir q, são utilizados aparelhos chamados calorímetros (calor - calor, metro - medida).
Um recipiente com uma porção de combustível é queimado dentro do aparelho. O recipiente é colocado em água com uma massa conhecida. Como resultado da combustão, o calor liberado aquece a água. O valor da massa de água e a variação de sua temperatura permitem calcular o calor de combustão. Em seguida, q é determinado pela fórmula acima.
Arroz. 3. Medição do calor específico de combustão.
Onde encontrar valores de q
Informações sobre os valores de calor específico de combustão para tipos específicos de combustível podem ser encontradas em livros de referência técnica ou em suas versões eletrônicas em recursos da Internet. Eles geralmente são apresentados na forma de uma tabela como esta:
Calor específico de combustão, q
Recursos explorados, espécies modernas combustível é limitado. Portanto, no futuro eles serão substituídos por outras fontes de energia:
- atômica, usando a energia das reações nucleares;
- solar, convertendo a energia da luz solar em calor e eletricidade;
- vento;
- geotérmica, usando o calor de fontes termais naturais.
O que aprendemos?
Assim, aprendemos por que muito calor é liberado durante a combustão do combustível. Para calcular a quantidade de calor liberada durante a combustão de uma certa massa m de combustível, é necessário conhecer o valor q - o calor específico de combustão desse combustível. Os valores de q foram determinados experimentalmente por métodos de calorimetria e são fornecidos em livros de referência.
Questionário do tópico
Avaliação do relatório
Classificação média: 4.2. Total de avaliações recebidas: 65.
Quando uma certa quantidade de combustível é queimada, uma quantidade mensurável de calor é liberada. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades, o valor é expresso em Joules por kg ou m 3. Mas os parâmetros também podem ser calculados em kcal ou kW. Se o valor estiver relacionado à unidade de medida do combustível, ele é chamado de específico.
Qual é o poder calorífico de diferentes combustíveis? Qual é o valor do indicador para substâncias líquidas, sólidas e gasosas? As respostas a essas perguntas estão detalhadas no artigo. Além disso, preparamos uma tabela mostrando o calor específico de combustão dos materiais - esta informação será útil na escolha de um tipo de combustível de alta energia.
A liberação de energia durante a combustão deve ser caracterizada por dois parâmetros: alta eficiência e ausência de produção de substâncias nocivas.
Combustível artificial é obtido no processo de processamento natural -. Independentemente do estado de agregação, as substâncias em sua composição química possuem uma parte combustível e uma parte não combustível. O primeiro é carbono e hidrogênio. O segundo consiste em água, sais minerais, nitrogênio, oxigênio, metais.
De acordo com o estado de agregação, o combustível é dividido em líquido, sólido e gasoso. Cada grupo se ramifica em um subgrupo natural e artificial (+)
Ao queimar 1 kg dessa "mistura", uma quantidade diferente de energia é liberada. O quanto dessa energia será liberada depende das proporções desses elementos - a parte combustível, umidade, teor de cinzas e outros componentes.
O calor de combustão do combustível (HCT) é formado a partir de dois níveis - superior e inferior. O primeiro indicador é obtido devido à condensação da água, no segundo esse fator não é levado em consideração.
O menor TCT é necessário para calcular a necessidade de combustível e seu custo, com a ajuda de tais indicadores, os balanços de calor são compilados e a eficiência das instalações movidas a combustível é determinada.
TST pode ser calculado analiticamente ou experimentalmente. Se a composição química do combustível for conhecida, a fórmula de Mendeleev é aplicada. Os procedimentos experimentais são baseados na medição real do calor durante a combustão do combustível.
Nesses casos, é usada uma bomba de combustão especial - uma bomba calorimétrica junto com um calorímetro e um termostato.
As características dos cálculos são individuais para cada tipo de combustível. Exemplo: TCT em motores combustão interna calculado a partir do valor mais baixo, pois o líquido não condensa nos cilindros.
Parâmetros de substâncias líquidas
Materiais líquidos, como os sólidos, são decompostos nos seguintes componentes: carbono, hidrogênio, enxofre, oxigênio, nitrogênio. A percentagem é expressa em peso.
O lastro de combustível orgânico interno é formado a partir de oxigênio e nitrogênio; esses componentes não queimam e são incluídos na composição condicionalmente. O lastro externo é formado por umidade e cinzas.
O alto calor específico de combustão é observado na gasolina. Dependendo da marca, é 43-44 MJ.
Indicadores semelhantes do calor específico de combustão também são determinados para querosene de aviação - 42,9 MJ. O óleo diesel também se enquadra na categoria de líderes em termos de poder calorífico - 43,4-43,6 MJ.
Valores de TST relativamente baixos são característicos de combustível de foguete líquido, etilenoglicol. Álcool e acetona diferem no calor específico mínimo de combustão. O seu desempenho é significativamente inferior ao do combustível de motor tradicional.
Propriedades do combustível gasoso
O combustível gasoso consiste em monóxido de carbono, hidrogênio, metano, etano, propano, butano, etileno, benzeno, sulfeto de hidrogênio e outros componentes. Esses números são expressos em porcentagem por volume.
O hidrogênio tem o maior calor de combustão. Ao queimar, um quilograma de uma substância libera 119,83 MJ de calor. Mas tem um alto grau de explosividade.
Altos valores caloríficos também são observados no gás natural.
Eles são iguais a 41-49 MJ por kg. Mas, por exemplo, o metano puro tem um calor de combustão mais alto - 50 MJ por kg.
Tabela comparativa de indicadores
A tabela mostra os valores do calor específico da massa de combustão de combustíveis líquidos, sólidos e gasosos.
| Tipo de combustível | Unidade rev. | Calor específico de combustão | ||
| MJ | kW | kcal | ||
| Lenha: carvalho, bétula, freixo, faia, carpa | kg | 15 | 4,2 | 2500 |
| Lenha: larício, pinho, abeto | kg | 15,5 | 4,3 | 2500 |
| carvão marrom | kg | 12,98 | 3,6 | 3100 |
| Carvão | kg | 27,00 | 7,5 | 6450 |
| Carvão | kg | 27,26 | 7,5 | 6510 |
| Antracite | kg | 28,05 | 7,8 | 6700 |
| paletes de madeira | kg | 17,17 | 4,7 | 4110 |
| Pelota de palha | kg | 14,51 | 4,0 | 3465 |
| pellet de girassol | kg | 18,09 | 5,0 | 4320 |
| Serragem | kg | 8,37 | 2,3 | 2000 |
| Papel | kg | 16,62 | 4,6 | 3970 |
| Videira | kg | 14,00 | 3,9 | 3345 |
| Gás natural | m 3 | 33,5 | 9,3 | 8000 |
| Gás liquefeito | kg | 45,20 | 12,5 | 10800 |
| Gasolina | kg | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| Diz. combustível | kg | 43,12 | 11,9 | 10300 |
| Metano | m 3 | 50,03 | 13,8 | 11950 |
| Hidrogênio | m 3 | 120 | 33,2 | 28700 |
| Querosene | kg | 43.50 | 12 | 10400 |
| óleo combustível | kg | 40,61 | 11,2 | 9700 |
| Óleo | kg | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| Propano | m 3 | 45,57 | 12,6 | 10885 |
| Etileno | m 3 | 48,02 | 13,3 | 11470 |
A tabela mostra que o hidrogênio tem o maior TST de todas as substâncias, e não apenas das gasosas. Pertence aos combustíveis de alta energia.
O produto da combustão do hidrogênio é a água comum. O processo não emite escória de forno, cinzas, monóxido de carbono e dióxido de carbono, o que torna a substância um combustível ecologicamente correto. Mas é explosivo e tem baixa densidade, então esse combustível é difícil de liquefazer e transportar.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Sobre o poder calorífico de diferentes tipos de madeira. Comparação de indicadores por m 3 e kg.
O TST é a característica térmica e operacional mais importante do combustível. Este indicador é usado em vários campos da atividade humana: motores térmicos, usinas de energia, indústria, aquecimento doméstico e culinária.
Os valores calóricos ajudam a comparar diferentes tipos de combustível em termos do grau de energia liberada, calcular a massa necessária de combustível e economizar custos.
Você tem algo a acrescentar ou tem dúvidas sobre o poder calorífico de diferentes tipos de combustível? Você pode deixar comentários sobre a publicação e participar de discussões - o formulário de contato está localizado no bloco inferior.
As tabelas apresentam o calor específico da massa de combustão do combustível (líquido, sólido e gasoso) e de alguns outros materiais combustíveis. São considerados combustíveis como: carvão, lenha, coque, turfa, querosene, petróleo, álcool, gasolina, gás natural, etc.
Lista de mesas:
Em uma reação de oxidação exotérmica do combustível, sua energia química é convertida em energia térmica com a liberação de uma certa quantidade de calor. A energia térmica resultante é chamada de calor de combustão do combustível. Depende de sua composição química, umidade e é a principal. O poder calorífico do combustível, referido a 1 kg de massa ou 1 m 3 de volume, forma o poder calorífico específico mássico ou volumétrico.
O calor específico de combustão do combustível é a quantidade de calor liberada durante a combustão completa de uma unidade de massa ou volume de combustível sólido, líquido ou gasoso. No Sistema Internacional de Unidades, esse valor é medido em J/kg ou J/m 3.
O calor específico de combustão de um combustível pode ser determinado experimentalmente ou calculado analiticamente. Os métodos experimentais para determinar o poder calorífico são baseados na medição prática da quantidade de calor liberada durante a combustão do combustível, por exemplo, em um calorímetro com termostato e bomba de combustão. Para combustível com conhecido composição química o calor específico de combustão pode ser determinado pela fórmula de Mendeleev.
Existem calores específicos de combustão mais altos e mais baixos. O poder calorífico bruto é igual à quantidade máxima de calor liberada durante a combustão completa do combustível, levando em consideração o calor gasto na evaporação da umidade contida no combustível. O menor poder calorífico é menor que o maior pelo valor do calor de condensação, que é formado a partir da umidade do combustível e do hidrogênio da massa orgânica, que se transforma em água durante a combustão.
Para determinar indicadores de qualidade de combustível, bem como em cálculos de engenharia de calor geralmente usam o menor calor específico de combustão, que é a característica térmica e operacional mais importante do combustível e é dada nas tabelas abaixo.
Calor específico de combustão de combustível sólido (carvão, lenha, turfa, coque)
A tabela mostra os valores do calor específico de combustão do combustível sólido seco na unidade de MJ/kg. O combustível na tabela é organizado por nome em ordem alfabética.
Dos combustíveis sólidos considerados, o carvão de coque tem o maior poder calorífico - seu calor específico de combustão é de 36,3 MJ/kg (ou 36,3·10 6 J/kg em unidades SI). Além disso, o alto poder calorífico é característico do carvão, antracite, carvão vegetal e lenhite.
Combustíveis com baixa eficiência energética incluem madeira, lenha, pólvora, freztorf, xisto betuminoso. Por exemplo, o calor específico da combustão da lenha é de 8,4 ... 12,5 e da pólvora - apenas 3,8 MJ / kg.
| Combustível | |
|---|---|
| Antracite | 26,8…34,8 |
| Pellets de madeira (pellets) | 18,5 |
| Lenha seca | 8,4…11 |
| Lenha de bétula seca | 12,5 |
| coque de gás | 26,9 |
| coque de alto-forno | 30,4 |
| semi-coque | 27,3 |
| Em pó | 3,8 |
| Ardósia | 4,6…9 |
| Xisto betuminoso | 5,9…15 |
| Propulsor sólido | 4,2…10,5 |
| Turfa | 16,3 |
| turfa fibrosa | 21,8 |
| Turfa de moagem | 8,1…10,5 |
| Migalha de turfa | 10,8 |
| carvão marrom | 13…25 |
| Carvão castanho (briquetes) | 20,2 |
| Carvão marrom (poeira) | 25 |
| Carvão de Donetsk | 19,7…24 |
| Carvão | 31,5…34,4 |
| Carvão | 27 |
| carvão de coque | 36,3 |
| carvão de Kuznetsk | 22,8…25,1 |
| carvão de Chelyabinsk | 12,8 |
| carvão Ekibastuz | 16,7 |
| freztorf | 8,1 |
| Escória | 27,5 |
Calor específico de combustão de combustível líquido (álcool, gasolina, querosene, óleo)
A tabela de calor específico de combustão de combustível líquido e alguns outros líquidos orgânicos é fornecida. Deve-se notar que combustíveis como gasolina, óleo diesel e óleo são caracterizados por alta liberação de calor durante a combustão.
O calor específico de combustão do álcool e da acetona é significativamente menor do que os combustíveis tradicionais. Além disso, o combustível líquido de foguete tem um poder calorífico relativamente baixo e, com a combustão completa de 1 kg desses hidrocarbonetos, uma quantidade de calor igual a 9,2 e 13,3 MJ, respectivamente, será liberada.
| Combustível | Calor específico de combustão, MJ/kg |
|---|---|
| Acetona | 31,4 |
| Gasolina A-72 (GOST 2084-67) | 44,2 |
| Gasolina de aviação B-70 (GOST 1012-72) | 44,1 |
| Gasolina AI-93 (GOST 2084-67) | 43,6 |
| Benzeno | 40,6 |
| Combustível diesel de inverno (GOST 305-73) | 43,6 |
| Combustível diesel de verão (GOST 305-73) | 43,4 |
| Propulsor líquido (querosene + oxigênio líquido) | 9,2 |
| querosene de aviação | 42,9 |
| Querosene de iluminação (GOST 4753-68) | 43,7 |
| xileno | 43,2 |
| Óleo combustível com alto teor de enxofre | 39 |
| Óleo combustível com baixo teor de enxofre | 40,5 |
| Óleo combustível com baixo teor de enxofre | 41,7 |
| Óleo combustível sulfuroso | 39,6 |
| Álcool metílico (metanol) | 21,1 |
| álcool n-butílico | 36,8 |
| Óleo | 43,5…46 |
| Metano de óleo | 21,5 |
| Tolueno | 40,9 |
| Espírito branco (GOST 313452) | 44 |
| etilenoglicol | 13,3 |
| Álcool etílico (etanol) | 30,6 |
Calor específico de combustão de combustível gasoso e gases combustíveis
Uma tabela do calor específico de combustão do combustível gasoso e de alguns outros gases combustíveis na dimensão MJ/kg é apresentada. Dos gases considerados, o maior calor específico de massa de combustão difere. Com a combustão completa de um quilo desse gás, serão liberados 119,83 MJ de calor. Além disso, um combustível como o gás natural tem um alto poder calorífico - o calor específico de combustão do gás natural é de 41 ... 49 MJ / kg (para 50 MJ / kg puros).
| Combustível | Calor específico de combustão, MJ/kg |
|---|---|
| 1-Buteno | 45,3 |
| Amônia | 18,6 |
| Acetileno | 48,3 |
| Hidrogênio | 119,83 |
| Hidrogênio, mistura com metano (50% H 2 e 50% CH 4 em massa) | 85 |
| Hidrogênio, mistura com metano e monóxido de carbono (33-33-33% em massa) | 60 |
| Hidrogênio, mistura com monóxido de carbono (50% H 2 50% CO 2 em massa) | 65 |
| Gás de Alto Forno | 3 |
| gás de coqueria | 38,5 |
| Gás hidrocarboneto liquefeito de GLP (propano-butano) | 43,8 |
| Isobutano | 45,6 |
| Metano | 50 |
| n-butano | 45,7 |
| n-hexano | 45,1 |
| n-pentano | 45,4 |
| Gás associado | 40,6…43 |
| Gás natural | 41…49 |
| Propagação | 46,3 |
| Propano | 46,3 |
| Propileno | 45,8 |
| Propileno, mistura com hidrogênio e monóxido de carbono (90%-9%-1% em peso) | 52 |
| Etano | 47,5 |
| Etileno | 47,2 |
Calor específico de combustão de alguns materiais combustíveis
É fornecida uma tabela do calor específico de combustão de alguns materiais combustíveis (madeira, papel, plástico, palha, borracha, etc.). Deve-se notar materiais com alta liberação de calor durante a combustão. Tais materiais incluem: borracha de vários tipos, poliestireno expandido (poliestireno), polipropileno e polietileno.
| Combustível | Calor específico de combustão, MJ/kg |
|---|---|
| Papel | 17,6 |
| Couro sintético | 21,5 |
| Madeira (barras com teor de umidade de 14%) | 13,8 |
| Madeira em pilhas | 16,6 |
| Madeira de carvalho | 19,9 |
| madeira de abeto | 20,3 |
| madeira verde | 6,3 |
| Pinhal | 20,9 |
| Kapron | 31,1 |
| Produtos de carbólito | 26,9 |
| Cartão | 16,5 |
| Borracha de estireno-butadieno SKS-30AR | 43,9 |
| Borracha natural | 44,8 |
| Borracha sintética | 40,2 |
| SCS de borracha | 43,9 |
| Borracha de cloropreno | 28 |
| Linóleo de cloreto de polivinila | 14,3 |
| Linóleo de cloreto de polivinila de duas camadas | 17,9 |
| Linoleum polyvinylchloride em uma base de feltro | 16,6 |
| Cloreto de polivinila de linóleo em uma base quente | 17,6 |
| Policloreto de linóleo à base de tecido | 20,3 |
| Borracha de linóleo (relin) | 27,2 |
| Parafina sólida | 11,2 |
| Poliespuma PVC-1 | 19,5 |
| Poliespuma FS-7 | 24,4 |
| Poliespuma FF | 31,4 |
| Poliestireno expandido PSB-S | 41,6 |
| espuma de poliuretano | 24,3 |
| papelão | 20,9 |
| Policloreto de vinila (PVC) | 20,7 |
| Policarbonato | 31 |
| Polipropileno | 45,7 |
| Poliestireno | 39 |
| Polietileno de alta densidade | 47 |
| Polietileno de baixa pressão | 46,7 |
| Borracha | 33,5 |
| Ruberoide | 29,5 |
| Canal de fuligem | 28,3 |
| Feno | 16,7 |
| Canudo | 17 |
| Vidro orgânico (plexiglass) | 27,7 |
| Textolite | 20,9 |
| Para mim | 16 |
| TNT | 15 |
| Algodão | 17,5 |
| Celulose | 16,4 |
| Lã e fibras de lã | 23,1 |
Fontes:
- GOST 147-2013 Combustível mineral sólido. Determinação do poder calorífico superior e cálculo do poder calorífico inferior.
- GOST 21261-91 Produtos petrolíferos. Método para determinação do poder calorífico bruto e cálculo do poder calorífico líquido.
- GOST 22667-82 Gases naturais combustíveis. Método de cálculo para determinação do poder calorífico, densidade relativa e número de Wobbe.
- GOST 31369-2008 Gás natural. Cálculo do poder calorífico, densidade, densidade relativa e número de Wobbe com base na composição do componente.
- Zemsky G. T. Propriedades inflamáveis de materiais inorgânicos e orgânicos: livro de referência M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.