Puterea calorică a diferitelor tipuri de combustibil. Analiza comparativa

În această lecție, vom învăța cum să calculăm cantitatea de căldură pe care o eliberează combustibilul în timpul arderii. În plus, luați în considerare caracteristicile combustibilului - căldura specifică de ardere.

Deoarece întreaga noastră viață se bazează pe mișcare, iar mișcarea se bazează în mare parte pe arderea combustibilului, studiul acestui subiect este foarte important pentru înțelegerea subiectului " fenomene termice».

După ce am studiat aspecte legate de cantitatea de căldură şi căldura specifică, sa luam in considerare cantitatea de căldură degajată în timpul arderii combustibilului.

Definiție

Combustibil- o substanta care in unele procese (combustie, reactii nucleare) degaja caldura. Este o sursă de energie.

Se întâmplă combustibil solide, lichide și gazoase(Fig. 1).

Orez. 1. Tipuri de combustibil

  • Combustibilii solizi sunt cărbune și turbă.
  • Combustibilii lichizi sunt petrol, benzină și alte produse petroliere.
  • Combustibilii gazoși includ gaz natural.
  • Separat, se poate evidenția unul foarte comun în ultima vreme combustibil nuclear.

Arderea combustibilului este un proces chimic oxidativ. În timpul arderii, atomii de carbon se combină cu atomii de oxigen pentru a forma molecule. Ca rezultat, este eliberată energie, pe care o persoană o folosește în propriile scopuri (Fig. 2).

Orez. 2. Formarea dioxidului de carbon

Pentru a caracteriza combustibilul, se folosește o astfel de caracteristică ca valoare calorica. Puterea calorică arată câtă căldură este eliberată în timpul arderii combustibilului (Fig. 3). În fizica calorică, conceptul corespunde căldura specifică de ardere a unei substanţe.

Orez. 3. Căldura specifică combustie

Definiție

Căldura specifică de ardere - cantitate fizica, care caracterizează combustibilul, este numeric egală cu cantitatea de căldură care este eliberată în timpul arderii complete a combustibilului.

Căldura specifică de ardere este de obicei indicată cu litera . Unități:

În unitățile de măsură, nu există, deoarece arderea combustibilului are loc la o temperatură aproape constantă.

Căldura specifică de ardere este determinată empiric folosind instrumente sofisticate. Cu toate acestea, există tabele speciale pentru rezolvarea problemelor. Mai jos oferim valorile căldurii specifice de ardere pentru unele tipuri de combustibil.

Substanţă

Tabelul 4. Căldura specifică de ardere a unor substanţe

Din valorile date se poate observa că în timpul arderii se eliberează o cantitate uriașă de căldură, deci se folosesc unitățile de măsură (megajouli) și (gigajulii).

Pentru a calcula cantitatea de căldură care este eliberată în timpul arderii combustibilului, se utilizează următoarea formulă:

Aici: - masa combustibilului (kg), - căldura specifică de ardere a combustibilului ().

În concluzie, observăm că cea mai mare parte a combustibilului care este folosit de omenire este stocată cu ajutorul energiei solare. Cărbune, petrol, gaz - toate acestea s-au format pe Pământ datorită influenței Soarelui (Fig. 4).

Orez. 4. Formarea combustibilului

În lecția următoare, vom vorbi despre legea conservării și transformării energiei în procese mecanice și termice.

Listăliteratură

  1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizica 8. - M.: Mnemosyne.
  2. Peryshkin A.V. Fizica 8. - M.: Gutarda, 2010.
  3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizica 8. - M.: Iluminismul.
  1. Portalul de internet „festival.1september.ru” ()
  2. Portalul de internet „school.xvatit.com” ()
  3. Portalul de internet „stringer46.narod.ru” ()

Teme pentru acasă

Dezvoltarea lecției (notele lecției)

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

Atenţie! Site-ul de administrare a site-ului nu este responsabil pentru conținut evoluții metodologice, precum și pentru conformitatea cu dezvoltarea Standardului Educațional de Stat Federal.

„Pentru a-i încălzi pe alții, lumânarea trebuie să se ardă”

M. Faraday.

Ţintă: Pentru a studia problemele de utilizare a energiei interne a combustibilului, degajarea de căldură în timpul arderii combustibilului.

Obiectivele lecției:

educational:

  • repeta și consolidează cunoștințele despre materialul acoperit;
  • introducerea conceptului de energie combustibilă, căldură specifică de ardere a combustibilului;
  • continuă dezvoltarea abilităților în rezolvarea problemelor de calcul.

în curs de dezvoltare:

  • dezvoltarea gândirii analitice;
  • dezvoltarea capacității de a lucra cu tabele și de a trage concluzii;
  • dezvoltarea capacității elevilor de a formula ipoteze, de a le argumenta, de a-și exprima cu competență gândurile cu voce tare;
  • dezvolta observatia si atentia.

educational:

  • a menționa atitudine atentă la utilizarea resurselor de combustibil;
  • să cultive interesul pentru subiect arătând legătura materialului studiat cu viața reală;
  • dezvolta abilitati de comunicare.

Rezultate subiect:

Cursanții ar trebui să știe:

  • căldura specifică de ardere a combustibilului este o mărime fizică care arată cât de multă căldură este eliberată în timpul arderii complete a combustibilului cu o greutate de 1 kg;
  • atunci când combustibilul este ars, se eliberează energie semnificativă, care este utilizată în viața de zi cu zi, industrie, agricultură, centrale electrice și transportul rutier;
  • o unitate de măsură pentru căldura specifică de ardere a combustibilului.

Cursanții ar trebui să fie capabili să:

  • explicați procesul de eliberare a energiei în timpul arderii combustibilului;
  • utilizați tabelul căldurii specifice de ardere a combustibilului;
  • comparați căldura specifică de ardere a combustibilului diverse substanțeși energia eliberată în timpul arderii diferite feluri combustibil.

Studenții trebuie să aplice:

  • formula de calcul a energiei degajate în timpul arderii combustibilului.

Tip de lecție: lecția de învățare a materialelor noi.

Echipamente: o lumânare, o farfurie, un pahar, o frunză de plantă, combustibil uscat, 2 lămpi cu spirt, benzină, alcool, 2 eprubete cu apă.

În timpul orelor

1. Moment organizatoric.

Salutarea elevilor, verificarea pregătirii pentru lecție.

Se știe că marele om de știință M. V. Lomonosov a lucrat la tratatul „Reflecții asupra cauzei căldurii și frigului” încă din 1744. Fenomenele termice joacă un rol imens în lumea din jurul nostru, în viața omului, a plantelor, a animalelor, precum și în tehnologie.

Să verificăm cât de bine ai stăpânit aceste cunoștințe.

2. Motivația pentru activități de învățare.

Ai întrebări despre teme pentru acasă? Să verificăm cum te-ai descurcat:

  • doi elevi prezintă pe tablă soluția problemelor de acasă.

1) Determinați umiditatea absolută a aerului dintr-o cămară cu volumul de 10 m 3 dacă conține vapori de apă cu o greutate de 0,12 kg.

2) Presiunea vaporilor de apă în aer este de 0,96 kPa, umiditatea relativă a aerului este de 60%. Care este presiunea vaporilor de apă saturați la aceeași temperatură?

  • 1 elev (Dima) completează diagrama de pe tablă;

sarcină: semnează lângă fiecare săgeată numele proceselor și formula de calcul a cantității de căldură din fiecare dintre ele

  • Între timp, băieții lucrează la tablă, vom îndeplini o altă sarcină.

Priviți textul afișat pe diapozitiv și găsiți erorile fizice din el pe care le-a făcut autorul (sugerați răspunsul corect):

1) Într-o zi însorită, băieții au plecat în camping. Ca să nu fie atât de fierbinte, băieții s-au îmbrăcat costume închise la culoare. Spre seară a devenit proaspăt, dar după înot s-a făcut mai cald. Băieții și-au turnat ceai fierbinte în căni de fier și l-au băut cu plăcere, fără să se ardă. A fost foarte tare!!!

Răspuns: întuneric absoarbe căldura mai mult; în timpul evaporării, temperatura corpului scade; Conductivitatea termică a metalelor este mai mare, deci se încălzește mai mult.

2) Trezindu-se mai devreme decât de obicei, Vasya și-a amintit imediat că la opt dimineața se înțelesese cu Tolia să meargă la râu să privească plutirea gheții. Vasya a fugit în stradă, Tolia era deja acolo. „Iată vremea azi! - în loc de un salut, spuse el admirativ. „Ce soare, iar temperatura dimineața este de -2 grade Celsius.” — Nu, -4, a obiectat Vasia. Băieții s-au certat, apoi și-au dat seama care era problema. „Am un termometru în vânt și tu îl ai într-un loc retras, deci al tău și arată mai mult”, a ghicit Tolya. Și băieții au fugit stropind prin bălți.

Răspuns: în prezența vântului, evaporarea are loc mai intens, deci primul termometru ar trebui să arate o temperatură mai scăzută; La temperaturi sub 00C, apa îngheață.

Bravo, toate erorile au fost găsite corect.

Să verificăm corectitudinea soluționării problemelor (elevii care au rezolvat problemele comentează soluția acestora).

Și acum să verificăm cum a făcut față Dima sarcinii sale.

Dima a numit corect toate tranzițiile de fază? Ce se întâmplă când un băț de lemn este pus într-o flacără? (Ea va arde)

Ați observat corect că are loc procesul de ardere.

Probabil, ați ghicit deja despre ce vom vorbi astăzi (propuneți ipoteze).

La ce întrebări credeți că vom putea răspunde la sfârșitul lecției?

  • înțelege semnificația fizică a procesului de ardere;
  • aflați ce determină cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii;
  • afla aplicarea acestui proces in viata, in viata de zi cu zi etc.

3. Material nou.

În fiecare zi putem urmări cum arde gazul natural într-un arzător. Acesta este procesul de ardere.

Experienta numarul 1. Lumanarea se fixeaza in fundul farfurii cu plastilina. Aprindeți o lumânare, apoi închideți-o cu un borcan. Câteva momente mai târziu, flacăra lumânării se va stinge.

Se creează o situație problematică, în soluția căreia elevii concluzionează: lumânarea arde în prezența oxigenului.

Întrebări pentru clasă:

Ce este implicat în procesul de ardere?

De ce se stinge lumânarea? Care sunt condițiile în care are loc arderea?

Din ce se eliberează energia?

Pentru a face acest lucru, amintiți-vă de structura materiei.

Din ce este alcătuită substanța? (din molecule, molecule din atomi)

Ce tipuri de energie are o moleculă? (cinetic și potențial)

O moleculă poate fi împărțită în atomi? (Da)

Pentru a împărți moleculele în atomi, este necesar să depășim forțele de atracție ale atomilor, ceea ce înseamnă că trebuie făcută muncă, adică trebuie cheltuită energia.

Când atomii se combină pentru a forma o moleculă, dimpotrivă, se eliberează energie. O astfel de combinație de atomi în molecule are loc în timpul arderii combustibilului. Combustibilul convențional conține carbon. Ați stabilit corect că arderea este imposibilă fără acces la aer. În timpul arderii, atomii de carbon se combină cu atomii de oxigen din aer, formând o moleculă de dioxid de carbon și eliberând energie sub formă de căldură.


Și acum să facem un experiment și să vedem arderea simultană a mai multor tipuri de combustibil: benzină, combustibil uscat, alcool și parafină (Experimentul nr. 2).

Ce este comun și cum este diferită arderea fiecărui tip de combustibil?

Da, atunci când orice substanță este arsă, se formează alți produse de ardere. De exemplu, atunci când lemnul este ars, rămâne cenușă și se eliberează dioxid de carbon, monoxid de carbon și alte gaze. .

Dar, scopul principal al combustibilului este de a da căldură!

Să ne uităm la o altă experiență.

Experiența nr. 3:(pe două lămpi cu spirt identice: una umplută cu benzină, cealaltă cu alcool, se încălzește aceeași cantitate de apă).

Întrebări despre experiență:

Ce energie este folosită pentru a încălzi apa?

Și cum să determinăm cantitatea de căldură care a intrat în încălzirea apei?

In ce caz a fiert apa mai repede?

Ce concluzie se poate trage din experiență?

Care combustibil, alcool sau benzină, a emis mai multă căldură în timpul arderii complete? (benzina este mai multă căldură decât alcoolul).

Profesor: O cantitate fizică care arată cât de multă căldură este eliberată în timpul arderii complete a unui combustibil care cântărește 1 kg se numește căldură specifică de ardere a combustibilului, notată cu litera q. Unitate de măsură J/kg.

Căldura specifică de ardere este determinată experimental cu instrumente destul de complexe.

Rezultatele datelor experimentale sunt prezentate în tabelul manualului (pag. 128).

Să lucrăm cu acest tabel.

Întrebări la masă:

  1. Care este căldura specifică de ardere a benzinei? (44 MJ/kg)
  2. Ce inseamna asta? (Aceasta înseamnă că arderea completă a benzinei cu o greutate de 1 kg eliberează 44 MJ de energie).
  3. Care substanță are cea mai scăzută căldură specifică de ardere? (lemne de foc).
  4. Care combustibil produce cea mai mare căldură atunci când este ars? (hidrogen, deoarece căldura sa specifică de ardere este mai mare decât celelalte).
  5. Câtă căldură se eliberează în timpul arderii a 2 kg de alcool? Cum ai definit-o?
  6. Ce trebuie să știți pentru a calcula cantitatea de căldură degajată în timpul arderii?

Ei ajung la concluzia că, pentru a găsi cantitatea de căldură, este necesar să se cunoască nu numai căldura specifică de ardere a combustibilului, ci și masa acestuia.

Aceasta înseamnă că cantitatea totală de căldură Q (J) eliberată în timpul arderii complete a m (kg) combustibil este calculată prin formula: Q = q · m

Să scriem într-un caiet.

Și cum să găsiți masa combustibilului combustibil din această formulă?

Exprimați căldura specifică de ardere din formulă. (Puteți chema elevul la tablă pentru a scrie formule)

Minut de educație fizică

Suntem obositi. Să ne slăbim puțin. Îndreptați-vă spatele. Îndreptați-vă umerii. Voi numi combustibilul, iar dacă crezi că este solid, coboară capul în jos, dacă este lichid, atunci ridică mâinile în sus, iar dacă este gazos, trage mâinile înainte.

Cărbunele este greu.

Gazul natural este gazos.

Uleiul este lichid.

Lemnul este solid.

Benzina este lichidă.

Turba este tare.

Antracitul este greu.

Kerosenul este lichid.

Gazul cuptorului de cocs este gazos.

Bine făcut! Cel mai atent și mai atletic pe care îl avem... Așează-te.

Profesor: Baieti! Să ne gândim la întrebarea: „Procesul de ardere este un prieten sau un dușman al unei persoane?”

Experiența numărul 4. Să repetăm ​​experimentul cu o lumânare aprinsă, dar acum punem o frunză de plantă lângă lumânări.

Vezi ce s-a întâmplat cu planta de lângă flacăra lumânării?

Acea. atunci când utilizați combustibil, nu trebuie să uitați de daunele produse de ardere asupra organismelor vii.

4. Fixare.

Băieți, spuneți-mi, vă rog, ce este combustibilul pentru noi? Alimentele joacă rolul de combustibil în corpul uman. Diferite tipuri de alimente, precum diferitele tipuri de combustibil, conțin o cantitate diferită de energie. (Afișați tabelul pe computer „Puterea calorică specifică a produselor alimentare”).

Puterea calorică specifică a combustibilului q, MJ/kg

pâine de grâu

pâine de secara

Cartof

Vită

Carne de pui

Unt

Brânză de vaci grasă

Ulei de floarea soarelui

Strugurii

Rulada de ciocolată

Înghețată cremoasă

Kirieshki

Ceai dulce

"Coca cola"

Coacăz negru

Vă sugerez să vă uniți în grupuri (1 și 2, 3 și 4 birouri) și să finalizați următoarele sarcini (conform fișă). Aveți la dispoziție 5 minute pentru a finaliza, după care vom discuta rezultatele.

Sarcini pentru grupuri:

  • Grupa 1: când te pregătești pentru lecții de 2 ore, cheltuiești 800 kJ de energie. Îți vei restabili rezerva de energie dacă mănânci un pachet de chipsuri de 28 g și bei un pahar de Coca-Cola (200 g)?
  • Grupa 2: cât de mult poate crește o persoană care cântărește 70 kg dacă mănâncă un sandviș cu unt (100g pâine de grâuși 50 g unt).
  • Grupa 3: este suficient să consumi 100 g brânză de vaci, 50 g pâine de grâu, 50 g carne de vită și 100 g cartofi, 200 g ceai dulce (1 pahar) în timpul zilei. Suma necesară energia pentru un elev de clasa a VIII-a este de 1,2 MJ.
  • Grupa 4: cât de repede ar trebui să alerge un sportiv de 60 kg dacă mănâncă un sandviș cu unt (100 g pâine de grâu și 50 g unt).
  • Grupa 5: câtă ciocolată poate mânca un adolescent care cântărește 55 kg pentru a-și reface energia pe care a cheltuit-o când citește o carte în timp ce stă în picioare? (Într-o oră)

Consumul aproximativ de energie al unui adolescent care cântărește 55 kg într-o oră pentru diverse activități

spălarea vaselor

Pregătirea pentru lecții

Citind pentru tine

Stând (în repaus)

exercițiu fizic
  • Grupa 6: Un sportiv care cântărește 70 kg își va restabili energia după înot timp de 20 de minute dacă mănâncă 50 g pâine de secară și 100 g carne de vită?

Consumul aproximativ de energie al unei persoane într-o oră pentru diferite tipuri de activități (pe 1 kg de masă)

Grupurile prezintă soluția problemei pe o foaie de hârtie, apoi merg pe rând la tablă și explică.

5. Reflecție. Rezumatul lecției.

Să ne amintim ce sarcini ne-am propus la începutul lecției? Am realizat totul?

Băieții dintr-un cerc vorbesc într-o singură propoziție, alegând începutul frazei de pe ecranul reflectorizant de pe tablă:

  • azi am aflat...
  • a fost interesant…
  • a fost dificil…
  • am facut sarcini...
  • Am realizat ca...
  • Acum pot…
  • Am simțit că...
  • Am cumpărat...
  • Am invatat…
  • Am reușit …
  • Eu am fost capabil...
  • Voi incerca…
  • m-a surprins...
  • mi-a dat o lecție de viață...
  • Am vrut…

1. Ce nou ai învățat la lecție?

2. Aceste cunoștințe vor fi utile în viață?

Notarea lecției pentru cei mai activi elevi.

6. D.z

  1. Punctul 10
  2. Sarcină (1 din care să alegeți):
  • Nivelul 1: Câtă căldură produc 10 kg de cărbune când sunt ars?
  • Nivelul 2: Arderea completă a uleiului a eliberat 132 kJ de energie. Ce masă de ulei a ars?
  • Nivelul 3: câtă căldură se eliberează în timpul arderii complete a 0,5 litri de alcool (densitatea alcoolului 800 kg/m3)
  • Tabel de comparație: tipuri de combustibil (avantaje și dezavantaje)

    • Omenirea, în cursul evoluției sale, a învățat să primească energie termală prin ardere tipuri diferite combustibil. Cel mai simplu exemplu este un foc din lemn, care a fost aprins oameni primitivi, și de atunci turbă, cărbune, benzină, petrol, gaze naturale - toate acestea sunt tipuri de combustibil, ardere pe care o persoană primește energie termică. Deci, care este căldura specifică de ardere?

    De unde vine căldura în timpul arderii?

    Procesul de ardere a combustibilului în sine este o reacție chimică, oxidativă. Majoritatea combustibililor conțin cantități mari de carbon C, hidrogen H, sulf S și alte substanțe. În timpul arderii, atomii de C, H și S se combină cu atomii de oxigen O2, rezultând molecule de CO, CO2, H2O, SO2. În acest caz, se eliberează o cantitate mare de energie termică, pe care oamenii au învățat să o folosească în propriile lor scopuri.

    Orez. 1. Tipuri de combustibil: cărbune, turbă, petrol, gaz.

    Principala contribuție la degajarea de căldură o are carbonul C. A doua cea mai mare contribuție o are hidrogenul H.

    Orez. 2. Atomii de carbon reacţionează cu atomii de oxigen.

    Care este căldura specifică de ardere?

    Căldura specifică de ardere q este o mărime fizică egală cu cantitatea de căldură degajată în timpul arderii complete a 1 kg de combustibil.

    Formula pentru căldura specifică de ardere arată astfel:

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

    Q este cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii combustibilului, J;

    m este masa combustibilului, kg.

    Unitatea lui q în sistemul internațional de unități SI este J/kg.

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

    Pentru a desemna valori mari ale lui q, se folosesc adesea unități de energie din afara sistemului: kilojulii (kJ), megajoulii (MJ) și gigajoulii (GJ).

    Valorile q pentru diferite substanțe sunt determinate experimental.

    Cunoscând q, putem calcula cantitatea de căldură Q, care va rezulta din arderea combustibilului de masa m:

    Cum se măsoară căldura specifică de ardere?

    Pentru măsurarea q se folosesc aparate numite calorimetre (calor - căldură, metreo - măsură).

    Un recipient cu o porțiune de combustibil este ars în interiorul dispozitivului. Recipientul se pune în apă cu o masă cunoscută. Ca urmare a arderii, căldura degajată încălzește apa. Valoarea masei de apă și modificarea temperaturii acesteia ne permit să calculăm căldura de ardere. În continuare, q este determinat de formula de mai sus.

    Orez. 3. Măsurarea căldurii specifice de ardere.

    Unde găsiți valorile q

    Informații despre valorile căldurii specifice de ardere pentru anumite tipuri de combustibil pot fi găsite în cărțile tehnice de referință sau în versiunile lor electronice pe resursele de pe Internet. Ele sunt de obicei prezentate sub forma unui tabel astfel:

    Căldura specifică de ardere, q

    Resurse explorate, specii moderne combustibilul este limitat. Prin urmare, în viitor vor fi înlocuite cu alte surse de energie:

    • atomic, folosind energia reacțiilor nucleare;
    • solar, transformând energia luminii solare în căldură și electricitate;
    • vânt;
    • geotermal, folosind căldura izvoarelor termale naturale.

    Ce am învățat?

    Așadar, am aflat de ce se eliberează multă căldură în timpul arderii combustibilului. Pentru a calcula cantitatea de căldură degajată în timpul arderii unei anumite mase m de combustibil, este necesar să se cunoască valoarea q - căldura specifică de ardere a acestui combustibil. Valorile q au fost determinate experimental prin metode de calorimetrie și sunt date în cărțile de referință.

    Test cu subiecte

    Raport de evaluare

    Rata medie: 4.2. Evaluări totale primite: 65.

    Când o anumită cantitate de combustibil este arsă, se eliberează o cantitate măsurabilă de căldură. Conform Sistemului Internațional de Unități, valoarea este exprimată în Jouli pe kg sau m 3. Dar parametrii pot fi calculați și în kcal sau kW. Dacă valoarea este legată de unitatea de măsură a combustibilului, se numește specifică.

    Care este puterea calorică a diferiților combustibili? Care este valoarea indicatorului pentru substanțele lichide, solide și gazoase? Răspunsurile la aceste întrebări sunt detaliate în articol. În plus, am pregătit un tabel care arată căldura specifică de ardere a materialelor - aceste informații vor fi utile atunci când alegeți un tip de combustibil cu energie ridicată.

    Eliberarea de energie în timpul arderii ar trebui să fie caracterizată de doi parametri: eficiență ridicată și absența producerii de substanțe nocive.

    Combustibilul artificial este obținut în procesul de prelucrare naturală -. Indiferent de starea de agregare, substanțele din compoziția lor chimică au o parte combustibilă și incombustibilă. Primul este carbonul și hidrogenul. Al doilea este format din apă, săruri minerale, azot, oxigen, metale.

    În funcție de starea de agregare, combustibilul este împărțit în lichid, solid și gaz. Fiecare grup se ramifică în continuare într-un subgrup natural și artificial (+)

    La arderea a 1 kg dintr-un astfel de „amestec”, se eliberează o cantitate diferită de energie. Cât de mult din această energie va fi eliberată depinde de proporțiile acestor elemente - partea combustibilă, umiditatea, conținutul de cenușă și alte componente.

    Căldura de ardere a combustibilului (HCT) este formată din două niveluri - mai mare și mai jos. Primul indicator se obține din cauza condensului apei, în al doilea acest factor nu este luat în considerare.

    Cel mai mic TCT este necesar pentru a calcula necesarul de combustibil și costul acestuia, cu ajutorul unor astfel de indicatori, se întocmesc bilanțele termice și se determină eficiența instalațiilor alimentate cu combustibil.

    TST poate fi calculat analitic sau experimental. Dacă se cunoaște compoziția chimică a combustibilului, se aplică formula Mendeleev. Procedurile experimentale se bazează pe măsurarea efectivă a căldurii în timpul arderii combustibilului.

    În aceste cazuri, se folosește o bombă specială cu ardere - o bombă calorimetrică împreună cu un calorimetru și un termostat.

    Caracteristicile calculelor sunt individuale pentru fiecare tip de combustibil. Exemplu: TCT în motoare combustie interna calculată de la cea mai mică valoare, deoarece lichidul nu se condensează în cilindri.

    Parametrii substanțelor lichide

    Materialele lichide, precum cele solide, sunt descompuse în următoarele componente: carbon, hidrogen, sulf, oxigen, azot. Procentul este exprimat în greutate.

    Balastul de combustibil organic intern este format din oxigen și azot; aceste componente nu ard și sunt incluse în compoziție în mod condiționat. Balastul exterior este format din umiditate și cenușă.

    Căldura specifică ridicată de ardere se observă în benzină. În funcție de marcă, este de 43-44 MJ.

    Indicatori similari ai căldurii specifice de ardere sunt determinați și pentru kerosenul de aviație - 42,9 MJ. Motorina se incadreaza si in categoria liderilor ca putere calorica - 43,4-43,6 MJ.

    Valorile TST relativ scăzute sunt caracteristice combustibilului lichid pentru rachete, etilenglicolul. Alcoolul și acetona diferă prin căldura specifică minimă de ardere. Performanța lor este semnificativ mai mică decât cea a combustibilului tradițional pentru motor.

    Proprietățile combustibilului gazos

    Combustibilul gazos constă din monoxid de carbon, hidrogen, metan, etan, propan, butan, etilenă, benzen, hidrogen sulfurat și alte componente. Aceste cifre sunt exprimate ca procent în volum.

    Hidrogenul are cea mai mare căldură de ardere. La ardere, un kilogram de substanță eliberează 119,83 MJ de căldură. Dar are un grad ridicat de explozibilitate.

    Puterea calorică ridicată se observă și în gazele naturale.

    Ele sunt egale cu 41-49 MJ pe kg. Dar, de exemplu, metanul pur are o căldură de ardere mai mare - 50 MJ pe kg.

    Tabel comparativ al indicatorilor

    Tabelul prezintă valorile căldurii specifice masei de ardere a combustibililor lichizi, solizi, gazoși.

    Tipul de combustibil Unitate rev. Căldura specifică de ardere
    MJ kW kcal
    Lemn de foc: stejar, mesteacan, frasin, fag, carpenkg15 4,2 2500
    Lemn de foc: zada, pin, molidkg15,5 4,3 2500
    Cărbune brunkg12,98 3,6 3100
    Cărbunekg27,00 7,5 6450
    Cărbunekg27,26 7,5 6510
    Antracitkg28,05 7,8 6700
    pelete din lemnkg17,17 4,7 4110
    Pelete de paiekg14,51 4,0 3465
    pelete de floarea soareluikg18,09 5,0 4320
    Rumeguşkg8,37 2,3 2000
    Hârtiekg16,62 4,6 3970
    Vita de viekg14,00 3,9 3345
    Gaz naturalm 333,5 9,3 8000
    Gaz lichefiatkg45,20 12,5 10800
    Benzinăkg44,00 12,2 10500
    Diz. combustibilkg43,12 11,9 10300
    Metanm 350,03 13,8 11950
    Hidrogenm 3120 33,2 28700
    Kerosenulkg43.50 12 10400
    păcurăkg40,61 11,2 9700
    Uleikg44,00 12,2 10500
    propanm 345,57 12,6 10885
    Etilenăm 348,02 13,3 11470

    Tabelul arată că hidrogenul are cel mai mare TST dintre toate substanțele, și nu numai dintre cele gazoase. Aparține combustibililor cu energie ridicată.

    Produsul de ardere al hidrogenului este apa obișnuită. Procesul nu emite zgură de cuptor, cenușă, monoxid de carbon și dioxid de carbon, ceea ce face din substanță un combustibil ecologic. Dar este exploziv și are o densitate scăzută, așa că un astfel de combustibil este greu de lichefiat și transportat.

    Concluzii și video util pe această temă

    Despre puterea calorică a diferitelor tipuri de lemn. Comparația indicatorilor pe m 3 și kg.

    TST este cea mai importantă caracteristică termică și operațională a combustibilului. Acest indicator este utilizat în diverse domenii ale activității umane: motoare termice, centrale electrice, industrie, încălzire a locuinței și gătit.

    Valorile calorice ajută la compararea diferitelor tipuri de combustibil în ceea ce privește gradul de energie eliberat, la calcularea masei necesare de combustibil și la economisirea costurilor.

    Aveți ceva de adăugat sau aveți întrebări despre valoarea calorică a diferitelor tipuri de combustibil? Puteți lăsa comentarii la publicație și puteți participa la discuții - formularul de contact se află în blocul de jos.

    Tabelele prezintă căldura specifică masei de ardere a combustibilului (lichid, solid și gazos) și a altor materiale combustibile. Sunt luate în considerare combustibilii precum: cărbune, lemn de foc, cocs, turbă, kerosen, petrol, alcool, benzină, gaze naturale etc.

    Lista de mese:

    Într-o reacție exotermă de oxidare a combustibilului, energia sa chimică este convertită în energie termică cu eliberarea unei anumite cantități de căldură. Energia termică rezultată se numește căldură de ardere a combustibilului. Depinde de compoziția sa chimică, umiditate și este principala. Puterea calorică a combustibilului, referită la 1 kg de masă sau 1 m 3 de volum, formează puterea calorică specifică masei sau volumetrice.

    Căldura specifică de ardere a combustibilului este cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a unei unități de masă sau de volum de combustibil solid, lichid sau gazos. În Sistemul Internațional de Unități, această valoare este măsurată în J / kg sau J / m 3.

    Căldura specifică de ardere a unui combustibil poate fi determinată experimental sau calculată analitic. Metodele experimentale de determinare a puterii calorice se bazează pe măsurarea practică a cantității de căldură degajată în timpul arderii combustibilului, de exemplu, într-un calorimetru cu un termostat și o bombă cu ardere. Pentru combustibil cu cunoscut compoziție chimică căldura specifică de ardere poate fi determinată din formula lui Mendeleev.

    Există călduri specifice de ardere mai mari și mai mici. Puterea calorică brută este egală cu cantitatea maximă de căldură degajată în timpul arderii complete a combustibilului, ținând cont de căldura consumată la evaporarea umidității conținute în combustibil. Puterea calorică inferioară este mai mică decât valoarea mai mare cu valoarea căldurii de condensare, care se formează din umiditatea combustibilului și hidrogenul din masa organică, care se transformă în apă în timpul arderii.

    Pentru a determina indicatorii de calitate a combustibilului, precum și în calculele de inginerie termică folosesc de obicei cea mai scăzută căldură specifică de ardere, care este cea mai importantă caracteristică termică și operațională a combustibilului și este dată în tabelele de mai jos.

    Căldura specifică de ardere a combustibilului solid (cărbune, lemn de foc, turbă, cocs)

    Tabelul prezintă valorile căldurii specifice de ardere a combustibilului solid uscat în unitatea de MJ/kg. Combustibilul din tabel este aranjat după nume, în ordine alfabetică.

    Dintre combustibilii solizi considerați, cărbunele de cocsificare are cea mai mare putere calorică - căldura sa specifică de ardere este de 36,3 MJ/kg (sau 36,3·10 6 J/kg în unități SI). În plus, puterea calorică ridicată este caracteristică cărbunelui, antracitului, cărbunelui și cărbunelui brun.

    Combustibilii cu eficiență energetică scăzută includ lemnul, lemnul de foc, praful de pușcă, freztorf, șisturile petroliere. De exemplu, căldura specifică de ardere a lemnului de foc este de 8,4 ... 12,5, iar praful de pușcă - doar 3,8 MJ / kg.

    Căldura specifică de ardere a combustibilului solid (cărbune, lemn de foc, turbă, cocs)
    Combustibil
    Antracit 26,8…34,8
    Pelete de lemn (pastile) 18,5
    Lemn de foc uscat 8,4…11
    Lemn de foc uscat de mesteacan 12,5
    cocs de gaz 26,9
    cocs de furnal 30,4
    semi-cocs 27,3
    Pudra 3,8
    Ardezie 4,6…9
    șisturi bituminoase 5,9…15
    Propulsor solid 4,2…10,5
    Turbă 16,3
    turbă fibroasă 21,8
    Măcinarea turbei 8,1…10,5
    Pesmet de turbă 10,8
    Cărbune brun 13…25
    Cărbune brun (brichete) 20,2
    Cărbune brun (praf) 25
    Cărbune de Donețk 19,7…24
    Cărbune 31,5…34,4
    Cărbune 27
    Cărbune cocsificabil 36,3
    Cărbune de Kuznetsk 22,8…25,1
    Cărbune din Chelyabinsk 12,8
    cărbune Ekibastuz 16,7
    freztorf 8,1
    Zgură 27,5

    Căldura specifică de ardere a combustibilului lichid (alcool, benzină, kerosen, ulei)

    Este dat tabelul căldurii specifice de ardere a combustibilului lichid și a altor lichide organice. Trebuie remarcat faptul că carburanții precum benzina, motorina și uleiul se caracterizează prin degajare mare de căldură în timpul arderii.

    Căldura specifică de ardere a alcoolului și acetonei este semnificativ mai mică decât combustibilii tradiționali. În plus, combustibilul lichid pentru rachete are o putere calorică relativ scăzută și, odată cu arderea completă a 1 kg din aceste hidrocarburi, se va degaja o cantitate de căldură egală cu 9,2, respectiv 13,3 MJ.

    Căldura specifică de ardere a combustibilului lichid (alcool, benzină, kerosen, ulei)
    Combustibil Căldura specifică de ardere, MJ/kg
    Acetonă 31,4
    Benzină A-72 (GOST 2084-67) 44,2
    Benzină de aviație B-70 (GOST 1012-72) 44,1
    Benzină AI-93 (GOST 2084-67) 43,6
    Benzen 40,6
    Combustibil diesel de iarnă (GOST 305-73) 43,6
    Combustibil diesel de vară (GOST 305-73) 43,4
    Propulsor lichid (kerosen + oxigen lichid) 9,2
    Kerosenul de aviație 42,9
    Kerosen de iluminat (GOST 4753-68) 43,7
    xilen 43,2
    Păcură cu conținut ridicat de sulf 39
    Păcură cu conținut scăzut de sulf 40,5
    Păcură cu conținut scăzut de sulf 41,7
    Păcură sulfuroasă 39,6
    Alcool metilic (metanol) 21,1
    Alcool n-butilic 36,8
    Ulei 43,5…46
    Ulei metan 21,5
    Toluen 40,9
    Spirit alb (GOST 313452) 44
    etilen glicol 13,3
    Alcool etilic (etanol) 30,6

    Căldura specifică de ardere a combustibilului gazos și a gazelor combustibile

    Este prezentat un tabel cu căldura specifică de ardere a combustibilului gazos și a altor gaze combustibile în dimensiunea MJ/kg. Dintre gazele considerate, cea mai mare masă specifică de căldură de ardere diferă. Odată cu arderea completă a unui kilogram din acest gaz, vor fi eliberate 119,83 MJ de căldură. De asemenea, un combustibil precum gazul natural are o putere calorică mare - căldura specifică de ardere a gazelor naturale este de 41 ... 49 MJ/kg (pentru 50 MJ/kg pur).

    Căldura specifică de ardere a combustibilului gazos și a gazelor combustibile (hidrogen, gaz natural, metan)
    Combustibil Căldura specifică de ardere, MJ/kg
    1-Butene 45,3
    Amoniac 18,6
    Acetilenă 48,3
    Hidrogen 119,83
    Hidrogen, amestec cu metan (50% H2 și 50% CH4 în masă) 85
    Hidrogen, amestec cu metan și monoxid de carbon (33-33-33% în greutate) 60
    Hidrogen, amestec cu monoxid de carbon (50% H 2 50% CO 2 în masă) 65
    Gaz de furnal 3
    gaz de cuptor de cocs 38,5
    Gaz de hidrocarburi lichefiate GPL (propan-butan) 43,8
    izobutan 45,6
    Metan 50
    n-butan 45,7
    n-hexan 45,1
    n-Pentan 45,4
    Gaz asociat 40,6…43
    Gaz natural 41…49
    Propadien 46,3
    propan 46,3
    propilenă 45,8
    Propilenă, amestec cu hidrogen și monoxid de carbon (90%-9%-1% în greutate) 52
    etan 47,5
    Etilenă 47,2

    Căldura specifică de ardere a unor materiale combustibile

    Este dat un tabel al căldurii specifice de ardere a unor materiale combustibile (, lemn, hârtie, plastic, paie, cauciuc etc.). Trebuie remarcate materialele cu degajare mare de căldură în timpul arderii. Astfel de materiale includ: cauciuc de diferite tipuri, polistiren expandat (polistiren), polipropilenă și polietilenă.

    Căldura specifică de ardere a unor materiale combustibile
    Combustibil Căldura specifică de ardere, MJ/kg
    Hârtie 17,6
    Imitaţie de piele 21,5
    Lemn (bare cu un conținut de umiditate de 14%) 13,8
    Lemn în stive 16,6
    lemn de stejar 19,9
    Lemn de molid 20,3
    lemn verde 6,3
    Lemn de pin 20,9
    Kapron 31,1
    Produse carbolite 26,9
    Carton 16,5
    Cauciuc stiren-butadien SKS-30AR 43,9
    Cauciuc natural 44,8
    Cauciuc sintetic 40,2
    SCS cauciuc 43,9
    Cauciuc cloropren 28
    Linoleum cu clorură de polivinil 14,3
    Linoleum cu două straturi de clorură de polivinil 17,9
    Policlorura de linoleum pe bază de pâslă 16,6
    Linoleum polivinil clorură pe bază caldă 17,6
    Policlorura de linoleum pe bază de țesătură 20,3
    cauciuc linoleum (relin) 27,2
    Parafină solidă 11,2
    Polyfoam PVC-1 19,5
    Polyfoam FS-7 24,4
    Polyfoam FF 31,4
    PSB-S din polistiren expandat 41,6
    spuma poliuretanica 24,3
    placă de fibre 20,9
    Clorura de polivinil (PVC) 20,7
    Policarbonat 31
    Polipropilenă 45,7
    Polistiren 39
    Polietilenă de înaltă densitate 47
    Polietilenă de joasă presiune 46,7
    Cauciuc 33,5
    Ruberoid 29,5
    Canalul de funingine 28,3
    Fân 16,7
    Paie 17
    sticla organica (plexiglas) 27,7
    Textolit 20,9
    Tol 16
    TNT 15
    Bumbac 17,5
    Celuloză 16,4
    Lână și fibre de lână 23,1

    Surse:

    1. GOST 147-2013 Combustibil mineral solid. Determinarea puterii calorice superioare și calculul puterii calorifice inferioare.
    2. GOST 21261-91 Produse petroliere. Metodă de determinare a puterii calorifice brute și de calcul a puterii calorifice nete.
    3. GOST 22667-82 Gaze naturale combustibile. Metoda de calcul pentru determinarea puterii calorice, a densității relative și a numărului Wobbe.
    4. GOST 31369-2008 Gaze naturale. Calculul puterii calorice, densității, densității relative și numărului Wobbe pe baza compoziției componentelor.
    5. Zemsky G. T. Proprietăți inflamabile ale materialelor anorganice și organice: carte de referință M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.