Удельная теплота древесного угля: Удельная теплота сгорания топлива — задание. Физика, 8 класс.

Содержание

разновидности, марки, характеристика каменного и древесного топлива, принцип изготовления

Каждая разновидность современного топлива, в том числе и уголь, отличается тем, что в процессе горения выделяет определённое количество тепловой энергии. Используемое сырье должно характеризоваться высоким уровнем КПД и полной безопасностью для здоровья человека и окружающей среды. Теплота сгорания угля является важным показателем, благодаря которому можно избежать множества ошибок в сфере производительности котла и качества его функционирования.

Теплота сгорания угля – важный показатель

Разновидности угля и их характеристики

Экономичность и эффективность эксплуатации твердотопливного котла напрямую зависит от вида используемого топлива. Кроме отходов из древесины, в качестве основного энергоносителя часто используется уголь разных видов. Именно поэтому те, кто использует его в качестве основного топлива, должны знать его удельную теплоту сгорания.

Прежде всего, уголь различают по происхождению. В его состав входят различные остатки древних растений и битумных масс, которые подверглись специфическим изменениям во время погружения под землю. Превращение всех этих веществ в эффективное топливо происходило при высоких температурах и в условиях нехватки кислорода. Специалисты отмечают, что к ископаемым видам топлива относятся каменные и бурые угли, а также антрацит.

В этом видео вы узнаете процесс горения бурого угля:

Природный каменный материал

Этот вид топлива возник гораздо раньше, нежели бурый уголь. Большие пласты материала расположены под землёй на глубине 3 километра. В его составе содержится до 97% чистого углерода, а вот количество летучих примесей находится в пределах 35%. Что касается влажности, то в каменном угле её не больше чем 15%. А это положительно влияет на теплоэффективность ископаемого.

В идеальных условиях удельная теплота сгорания каменного угля находится в пределах 2100°C. Но в обычной отопительной печи такой материал сжигается максимум при 1000°C.

Уровень теплоотдачи варьируется в пределах 7 тыс. ккал/кг. Стоит отметить, что этот вид топлива плохо поддаётся разжиганию, так как для этих целей нужно нагреть печь до 400°C.

Этот материал не подойдет для разжигания

Как показывает практика, именно каменный уголь чаще всего используется обычными гражданами для обогрева домов, дач и зданий иного назначения.

Универсальный бурый вид

Среди всех существующих ископаемых углей именно этот вид считается самым молодым. Своё название топливо получило благодаря специфическому бурому цвету. Среди основных его характеристик можно отметить то, что в нём содержится много летучих примесей и влаги — более 40%. Но несмотря на это, количество чистого углерода может достигать отметки 75%. Так как в буром угле содержится много влаги, у него низкая температура горения и небольшой процент теплоотдачи. Воспламеняться топливо начинает при 260 градусах, а вот температура горения может достигать 2000°C. Что касается теплоты сгорания, этот показатель составляет 3600 ккал/кг.

Конечно, как основной энергоноситель бурый уголь существенно уступает обычным дровам, из-за чего его редко используют для твердотопливных котлов и печей, которые расположены в частных домах.

В таком материале содержится много влаги

Но большой популярностью пользуется брикетированная форма этого ископаемого, которая прошла специальную подготовку на крупном производстве. В искусственных условиях производители снижают его влажность, благодаря чему существенно возрастает энергоэффективность. Стоит отметить, что теплоотдача брикетированного бурого угля составляет целых 5 тыс. ккал/кг.

Это одно из самых древних полезных ископаемых, в составе которого практически нет летучих примесей и влаги. А вот количество углерода превышает отметку 95%. Исследования показали, что удельная теплота сгорания угля находится в пределах от 8500 до 9 тыс. ккал/кг — это самый высокий показатель среди всех существующих углей. В идеальных условиях такое топливо сгорает при температуре 2250°C, а вот воспламеняется при 600°C. Стоит отметить, что этот показатель характерен для самых низкокалорийных видов. Чтобы разжечь антрацит, нужно использовать сухие дрова, так как необходимо создать определённый нагрев котла или же печи.

Этот ископаемый материал относится к промышленной категории топлива. Использовать его в обычном котле или печи очень дорого и невыгодно. Несмотря на то, что антрацит выгодно отличается от своих собратьев малодымностью и низкой зольностью.

К тому же такой материал дорогой

Изготовление и применение древесного топлива

Этот материал относится к отдельной категории, так как его не добывают, а изготавливают в специальных печах. Заранее подготовленную древесину мастера обжигают в больших камерах сгорания, что позволяет изменить структуру топлива и удалить из него всю лишнюю влагу. Основная технология изготовления эффективного теплоносителя известна ещё с далёких времён. В старину люди обжигали древесные заготовки в специальных глубоких ямах, перекрыв доступ кислороду. Современные технологии шагнули далеко вперёд, благодаря чему в распоряжение мастеров поступили многофункциональные углевыжигающие печи.

При условии, что готовые угли хранятся в подходящих условиях, уровень их влажности не превышает отметки 16%. Воспламенение топлива наблюдается при нагреве до 200˚С. Удельная теплота находиться на довольно высоком уровне — 7400 ккал/кг. Специалисты отмечают тот факт, что температура горения такого угля во многом зависит от условий сжигания и породы древесины. К примеру, топливо на берёзовой основе отлично подходит для разогрева специального кузнечного горна, а также для ковки металла.


Если воздух подаётся достаточно интенсивно, то гореть уголь будет при температуре 1250˚С. Что касается обычных печек и котлов, этот показатель будет находиться в пределах 900˚С. А вот в мангале древесный уголь отлично горит при температуре 700˚С.

Такой вид топлива отличается экономичностью, так как конечному потребителю понадобится гораздо меньше пережжённой древесины, нежели обычных дров.

Кроме высокой теплоотдачи, такой материал отличается низкой зольностью. Многочисленные положительные характеристики и доступная цена повлияли на то, что древесный уголь активно используется для жарки ароматного мяса на мангале, каминного отепления, а также для приготовления вкуснейших блюд в печах.

Особенности углевыжигательных печей

Те устройства, которые обогревают помещение за счёт угля, имеют свои функциональные и конструктивные отличия. Несмотря на высокую популярность древесного угля, далеко не все знают, что этот материал не относится к категории полезных ископаемых, а был придуман человеком. Температура горения этого топлива составляет 900°C, благодаря чему выделяется достаточное количество тепла.

Весь образуемый дым поступает в отсек для вторичной переработки, где он полностью сгорает и выделяет тепло. Столь универсальная углевыжигательная печь может выполнять несколько задач одновременно. Так, с её помощью изготавливается качественный древесный уголь, а в самом помещении поддерживается комфортная для человека температура.

Специалисты утверждают, что процесс изготовления такого топлива является очень деликатным, так как малейшая невнимательность может привести к полному сгоранию дров. Работник должен своевременно извлекать из печи уже обуглившиеся заготовки.

Правила сжигания

Когда потребитель знакомится с температурой горения того или иного угля, ему нужно учитывать, что производители указывают только те цифры, которые являются актуальными для идеальных условий. Конечно, в обычном бытовом котле или печи воссоздать необходимые параметры просто невозможно. Современные теплогенераторы из металла или кирпича просто не рассчитаны на столь высокие температуры, так как основной теплоноситель в системе может быстро закипеть. Именно поэтому параметры сгорания того или иного топлива определяются режимом его сжигания.

Иными словами, все зависит от интенсивности подачи воздуха. Как ископаемый, так и древесный уголь хорошо нагревает помещение, если уровень поступления кислорода достигает 100%. Чтобы ограничить воздушный поток, можно использовать специальную заслонку/задвижку. Такой подход позволяет создать наиболее благоприятные условия сгорания заправленного топлива (до 950˚С).


Если уголь используется в твердотопливном котле, тогда нельзя допустить вскипание теплоносителя. Основная опасность связана с тем, что предохранительный клапан может просто не сработать, а это чревато большим взрывом. К тому же смесь воды и горячего пара плохо воздействует на функциональные способности циркуляционного насоса. Специалистами были разработаны два наиболее эффективных способа, которые позволяют контролировать процесс горения:

  1. Дроблённое или порошковое топливо должно поступать в котёл исключительно в дозированном объёме (действует та же схема, что и в пиллетных устройствах).
  2. Основной энергоноситель загружается в топку, после чего регулируется интенсивность подачи воздуха.

Преимущества и недостатки

У ископаемого угля, который используется в качестве основного вида топлива, есть свои преимущества и недостатки. Каждый пункт обязательно должен быть рассмотрен теми потребителями, которые применяют этот материал для отопления своих домов и дач.

Среди положительных характеристик можно отметить следующие факты:

  1. При сгорании уголь выделяет много полезного тепла.
  2. Такое топливо может использоваться в современных котлах, которые работают по принципу «буржуйка», а также в универсальном оборудовании с системой водяного отопления.
  3. У потребителя всегда есть возможность выбрать наиболее подходящий материал — каменный, бурый или же древесный уголь.
  4. Такое топливо горит намного дольше, нежели обычные дрова. Как показывает практика, одной закладки вполне хватает на 12 часов активной эксплуатации котла.
  5. Доступная цена. Купить качественный уголь без лишних финансовых затрат можно в любом регионе России.
  6. Простота хранения. Добываемый каменный уголь практически не впитывает влагу, благодаря чему его можно хранить как под открытым небом, так и под небольшим навесом.

Негативные стороны природного угля не стоит оставлять без внимания, так как они тоже влияют на качество работы отопительной системы.


Основными недостатками считаются следующие показатели:

  1. Загрязнение окружающей среды и неприятный запах. Во время сжигания ископаемых материалов, в атмосферу выделяется большое количество СО2. Помимо этого, дымовые газы имеют весьма резкий и неприятный запах, что может приносить массу дискомфорта обычным гражданам.
  2. Отсутствие автоматизации. У мастера не будет возможности настроить работу котла на определённый временной промежуток, к тому же загружать уголь придётся вручную. Для обычного устройства необходимо минимум 3 заправки топливным материалом в день.
  3. Регулярная очистка внутренних поверхностей и удаление скопившейся золы. Убирать все остатки угля необходимо ежедневно, во время этой процедуры котёл должен быть остановлен.

Все эти недостатки не являются критическими, благодаря чему ископаемый и древесный уголь активно используется не только в частной отрасли, но и промышленной. Такая популярность возникла на фоне доступной цены и отменных тепловых характеристик.

Задания по теме «Удельная теплота сгорания топлива»

Удельная теплота сгорания топлива

1. Вставьте в текст пропущенные слова

Удельной теплотой сгорания топлива называется физическая величина, показывающая, какое количество _________________ выделяется при полном _____________ топлива массой __________ . Удельная теплота сгорания обознается буквой _____ . Единицей удельной теплоты сгорания топлива является ________ . Например, удельная теплота сгорания нефти равна = . Это значит, что при сгорании нефти массой 1 кг выделится количество теплоты, равное ________ Дж. При сгорании нефти массой 2 кг выделится энергии в _____ раза больше, и выделившееся количество теплоты равно _________ Дж.

Оформите и решите задачи

2. Какая масса каменного угля может заменить собой 2 т торфа как топлива? Ответ выразите в тоннах и округлите до сотых.

3. Чему равна масса воды, которую можно нагреть от 20 до 100°С при сжигании природного газа массой 84 г, если считать, что всё выделившееся при сгорании газа количество теплоты пошло на нагревание воды?

4. При сгорании 1 м3 природного газа выделяется энергия, равная 3,3· 107 Дж. Достаточно ли такого количества теплоты, чтобы нагреть 200 л воды от 10 до 60°С? Потери тепла не учитывать

5. Определите массу керосина, которую потребуется сжечь для нагревания воды массой 3 кг от 15 до 60°С, если КПД нагревателя равен 20%

6. По трубе, имеющей площадь поперечного сечения 0,01 м2, течёт вода со скоростью 50 см/с. Плотность воды равна 1000 кг/м3, удельная теплоёмкость воды равна
4200 . Начальная температура воды равна 10°С. Труба находится в нагревательной камере, которая получает тепло от горения угля с удельной теплотой сгорания 30 . Из трубы вытекает вода температурой 70°С.

1) Чему равна масса воды, протекающая через трубу за одну секунду?

2) Чему равна масса угля, которая ежесекундно сгорает в топке нагревателя? Ответ выразите в граммах.

3) Какая масса угля должна сгорать в топке, чтобы вода вытекала из трубы с температурой кипения? Ответ представьте в граммах.

Напишите полное решение данной задачи

7. В таблице приведена удельная теплота сгорания некоторых веществ.

УДЕЛЬАНАЯ ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА

Древесный уголь

Дрова сухие

Каменный уголь

Торф

Какое наименьшее количество топлива нужно взять, чтобы получить при его сжигании 13,6 МДж энергии?

Ответ: _____________________ г.

8. Используя таблицу удельной теплоты сгорания различных видов топлива, выберите из предложенного перечня утверждений два правильных. Укажите их номера.

Удельная теплота сгорания топлива
q, Дж/кг

Вещество

Удельная теплота сгорания топлива
q, Дж/кг

Порох

0,38·107

Древесный уголь

3,4·107

Дрова сухие

1,0·107

Природный газ

4,4·107

Торф

1,4·107

Нефть

4,4·107

Антрацит

3,0·107

Бензин

4,6·107

Каменный уголь

2,7·107

Керосин

4,6·107

Спирт

2,7·107

Водород

12·107

1) Зимой воздух в деревянном доме будет нагреваться быстрее, если печь топить не древесным углём, а сухими дровами.

2) При полном сгорании 10 кг нефти выделится меньшее количество теплоты, чем при полном сгорании 12 кг древесного угля.

3) Удельная теплота сгорания жидкого топлива в основном больше, чем твёрдого.

4) При полном сгорании 2,5 кг антрацита выделяется такое же количество теплоты, что и при полном сгорании 7,5 кг сухих дров.

5. При полном сгорании 2 кг нефти выделится меньшее количество теплоты, чем при полном сгорании 2 кг природного газа.

Сравнение теплоты сгорания, коэффициента утилизации тепла и КПД при отоплении газом, жидким и твёрдым топливом


Особенности конструкции котлов объясняют, почему сжиженный газ лучше подходит для отопления частного дома, чем дизельное топливо, уголь, пеллеты или дрова.


  • Жидкотопливные (например, дизельные) и твердотопливные (например, угольные и использующие дрова и пеллеты) котлы используют естественную тягу. Газовые котлы могут использовать искусственную тягу.

  • Среднегодовой КПД жидкотопливных и твердотопливных котлов с естественной тягой не поднимается выше 85%. Для газовых котлов с искусственной тягой этот показатель составляет 97-98%. Относительный КПД газовых конденсационных котлов может превышать 100%.

  • Коэффициент утилизации теплоты сгорания твёрдого топлива (уголь, дрова, пеллеты) составляет лишь 68%. Жидкое топливо используется не более чем на 77%. Современные газовые котлы обеспечивают коэффициент утилизации теплоты до 98%.


Теплота сгорания













Топливо

Wв, МДж/кг

Wн, МДж/кг

Антрацит (марки А)

32-34

19-27

Бурые угли

25-29

10-17

Древесный уголь

30


Дрова

19

 

Каменные угли длиннопламенные (Д)

31-32

21-24

Торф

22-25

8. 4-11

Природный газ

38.23

 

Пропан-бутан

 

42.16

Дизельное топливо

42.7

 

Пеллеты

19

 


Теплоту сгорания, определяемая без учета потерь на испарение воды, которая содержится в топливе и продуктах сгорания, называют высшей теплотой Wв. Теплота сгорания с учётом потерь на испарение воды — называется низшей теплотой Wн.


При расчёте производительности современных котлов на газообразном топливе используется высшая удельная теплота сгорания топлива. Жидкотопливные и твердотопливные котлы рассчитываются по низшей удельной теплоте сгорания топлива.


Дело в том, что в связи с высокой температурой процесса горения топлива и сложностью регулировки тепловой реакции жидкотопливных и твердотопливных котлов используются процессы с естественной дымовой тягой. Для горения газового топлива применяются процессы с искусственной тягой.


При работе атмосферных котлов (то есть котлов с естественной тягой) принято выбрасывать в атмосферу дымовые газы вместе с парами воды при температуре выше 100°С. В таких случаях теплоту парообразования считают паразитной, так как она не используется в теплообменных процессах.


Именно поэтому для тепловых расчетов котлов, в которых не используется теплота конденсации пара, содержащегося в продуктах сгорания, учитывается только низшая теплота сгорания топлива.


КПД котла


Максимального КПД атмосферные котлы, использующие жидкое и твёрдое топливо, достигают при температурах теплоносителя выше 100°. При этом коэффициент утилизации тепла остается низким из-за высокой температуры дымовых газов.


Поскольку теплоносители (вода, антифриз) закипают при температурах выше 100°, теплоноситель не нагревается выше 90°. При рабочих температурах теплоносителя 40°-80°, среднегодовой КПД атмосферных котлов не превышает 85%.


Современные газовые котлы с принудительной тягой (вентиляторные, конденсационные) не нуждаются в поддержании тяги, поэтому достигают максимального КПД 97-98% при любых температурах теплоносителя.


Конденсационные котлы используют температуру конденсации пара для нагрева теплоносителя, и достигают максимального относительного (относительно котлов не использующих процесс конденсации пара) КПД до 110%, при низких температурах теплоносителя (40°).


Коээфициент утилизации тепла


Коэффициент утилизации тепла – отношение количества теплоты, воспринятой котлом-утилизатором, к теплу топлива, сожженного в печи.


Коэффициент утилизации тепла современных газовых котлов с закрытой камерой сгорания, с регулируемой процессором подачей газа и воздуха превышает 99%.


Коэффициент утилизации тепла всех атмосферных котлов не превышает 90% в связи с тем, что в процессе сгорания в атмосферных котлах не используется часть теплого воздуха, который забирается из помещения, нагревается в топке выделяемой топливом энергией до температуры, превышающей 100° и выбрасывается в дымовую трубу.


Коэффициент утилизации тепла твердотопливных котлов не превышает 80% в связи с высокой температурой в реакторе (топке) и сложностью её регулировки.


Таким образом, коэффициент использования теплоты сгорания газообразного топлива в современных котлах с закрытой камерой сгорания достигает 98%, причем рассчитывается по высшей теплоте сгорания (если используется котел конденсационного типа). Жидкое топливо используется не более чем на 77%, а твердое всего лишь на 68%.


Читайте также: Сравнение расходов на отопление дома при помощи газа и других видов топлива.

Удельная теплота сгорания древесного угля таблица.

Удельная теплота сгорания

Когда определенное количество топлива сгорает, выделяется измеримое количество теплоты. Согласно Международной системе единиц величина выражается в Джоулях на кг или м 3 . Но параметры могут быть рассчитаны и в кКал или кВт. Если значение соотносится с единицей измерения топлива, оно называется удельным.

На что влияет теплотворность различного топлива? Каково значение показателя для жидких, твердых и газообразных веществ? Ответы на обозначенные вопросы подробно изложены в статье. Кроме того, мы подготовили таблицу с отображением удельной теплоты сгорания материалов – эта информация пригодится при выборе высокоэнергетического типа топлива.

Выделение энергии при горении должно характеризоваться двумя параметрами: высоким КПД и отсутствием выработки вредных веществ.

Искусственное топливо получается в процессе переработки естественного – . Вне зависимости от агрегатного состояния вещества в своем химическом составе имеют горючую и негорючую часть. Первая — это углерод и водород. Вторая состоит из воды, минеральных солей, азота, кислорода, металлов.

По агрегатному состоянию топливо делится на жидкое, твердое и газ. Каждая группа дополнительно разветвляется на естественную и искусственную подгруппу (+)

При сгорании 1 кг такой «смеси» выделяется разное количество энергии. Сколько именно этой энергии выделится, зависит от пропорций указанных элементов — горючей части, влажности, зольности и других компонентов.

Теплота сгорания топлива (ТСТ) формируется из двух уровней — высшего и низшего. Первый показатель получается из-за конденсации воды, во втором этот фактор не учитывается.

Низшая ТСТ нужна для расчетов потребности в горючем и его стоимости, с помощью таких показателей составляются тепловые балансы и определяется КПД работающих на топливе установок.

Вычислить ТСТ можно аналитически или экспериментально. Если химический состав горючего известен, применяется формула Менделеева. Экспериментальные методики основаны на фактическом измерении теплоты при сгорании топлива.

В этих случаях применяют специальную бомбу для сжигания – калориметрическую вместе с калориметром и термостатом.

Особенности расчетов индивидуальны для каждого вида топлива. Пример: ТСТ в двигателях внутреннего сгорания рассчитывается от низшего значения, потому что в цилиндрах жидкость не конденсируется.

Параметры жидких веществ

Жидкие материалы, как и твердые, раскладываются на следующие составляющие: углерод, водород, серу, кислород, азот. Процентное соотношение выражается по массе.

Из кислорода и азота образуется внутренний органический балласт топлива, эти компоненты не горят и включены в состав условно. Внешний балласт формируется из влаги и золы.

Высокая удельная теплота сгорания наблюдается у бензина. В зависимости от марки она составляет 43-44 МДж.

Похожие показатели удельной теплоты сгорания определяются и у авиационного керосина – 42,9 МДж. В категорию лидеров по значению теплотворной способности попадает и дизельное топливо – 43,4-43,6 МДж.

Относительно низкими значениями ТСТ характеризуются жидкое ракетное горючее, этиленгликоль. Минимальной удельной теплотой сгорания отличаются спирт и ацетон. Их показатели существенно ниже, чем у традиционного моторного топлива.

Свойства газообразного топлива

Газообразное топливо складывается из оксида углерода, водорода, метана, этана, пропана, бутана, этилена, бензола, сероводорода и других компонентов. Эти показатели выражаются в процентах по объему.

Наибольшей теплотой сгорания отличается водород. Сгорая, килограмм вещества выделяет 119,83 МДж тепла. Но оно отличается повышенной степенью взрывоопасности

Высокие показатели теплотворной способности наблюдаются и у природного газа.

Они равны 41-49 МДж на кг. Но, например, у чистого метана теплота сгорания больше — 50 МДж на кг.

Сравнительная таблица показателей

В таблице представлены значения массовой удельной теплоты сгорания жидких, твердых, газообразных разновидностей топлива.

Вид топлива
Ед. изм.
Удельная теплота сгорания
МДж
кВт
кКал
Дрова: дуб, береза, ясень, бук, граб кг 15 4,2 2500
Дрова: лиственница, сосна, ель кг 15,5 4,3 2500
Уголь бурый кг 12,98 3,6 3100
Уголь каменный кг 27,00 7,5 6450
Уголь древесный кг 27,26 7,5 6510
Антрацит кг 28,05 7,8 6700
Пеллета древесная кг 17,17 4,7 4110
Пеллета соломенная кг 14,51 4,0 3465
Пеллета из подсолнуха кг 18,09 5,0 4320
Опилки кг 8,37 2,3 2000
Бумага кг 16,62 4,6 3970
Виноградная лоза кг 14,00 3,9 3345
Природный газ м 3 33,5 9,3 8000
Сжиженный газ кг 45,20 12,5 10800
Бензин кг 44,00 12,2 10500
Диз. топливо кг 43,12 11,9 10300
Метан м 3 50,03 13,8 11950
Водород м 3 120 33,2 28700
Керосин кг 43.50 12 10400
Мазут кг 40,61 11,2 9700
Нефть кг 44,00 12,2 10500
Пропан м 3 45,57 12,6 10885
Этилен м 3 48,02 13,3 11470

Из таблицы видно, что наибольшие показатели ТСТ из всех веществ, а не только из газообразных, имеет водород. Он относится к высокоэнергетическим видам топлива.

Продукт сгорания водорода — обычная вода. В процессе не выделяется топочные шлаки, зола, угарный и углекислый газ, что делает вещество экологически чистым горючим. Но оно взрывоопасно и отличается низкой плотностью, поэтому такое топливо сложно сжижается и транспортируется.

Выводы и полезное видео по теме

О теплотворности разных пород дерева. Сравнение показателей в расчете на м 3 и кг.

ТСТ — важнейшая тепловая и эксплуатационная характеристика горючего. Этот показатель используется в различных сферах человеческой деятельности: тепловых двигателях, электростанциях, промышленности, при обогреве жилья и приготовлении пищи.

Значения теплотворности помогают сравнить различные виды топлива по степени выделяемой энергии, рассчитать необходимую массу горючего, сэкономить на расходах.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме теплотворности разных видов топлива? Можете оставлять комментарии к публикации и участвовать в обсуждениях – форма для связи находится в нижнем блоке.

    удельная теплота сгорания
    — удельная теплоёмкость — Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы удельная теплоёмкость EN specific heat …

    Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива массой 1 кг. Удельная теплота сгорания топлива определяется опытным путем и является важнейшей характеристикой топлива. См. также: Топливо Финансовый словарь Финам … Финансовый словарь

    удельная теплота сгорания торфа по бомбе
    — Высшая теплота сгорания торфа с учетом теплоты образования и растворения в воде серной и азотной кислот. [ГОСТ 21123 85] Недопустимые, нерекомендуемые теплотворная способность торфа по бомбе Тематики торф Обобщающие термины свойства торфа EN… … Справочник технического переводчика

    удельная теплота сгорания (топлива)
    — 3.1.19 удельная теплота сгорания (топлива): Суммарное количество энергии, высвобождаемое в регламентированных условиях сжигания топлива. Источник …

    Удельная теплота сгорания торфа по бомбе
    — 122. Удельная теплота сгорания торфа по бомбе Высшая теплота сгорания торфа с учетом теплоты образования и растворения в воде серной и азотной кислот Источник: ГОСТ 21123 85: Торф. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    удельная теплота сгорания топлива
    — 35 удельная теплота сгорания топлива: Суммарное количество энергии, высвобождаемое в установленных условиях сжигания топлива. Источник: ГОСТ Р 53905 2010: Энергосбережение. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    Это количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива,… … Википедия

    Современная энциклопедия

    Теплота сгорания
    — (теплота горения, калорийность), количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива. Различают теплоту сгорания удельную, объемную и др. Например, удельная теплота сгорания каменного угля 28 34 МДж/кг, бензина около 44 МДж/кг; объемная… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

    Теплота сгорания топлива удельная
    — Удельная теплота сгорания топлива: суммарное количество энергии, высвобождаемое в установленных условиях сжигания топлива…

Разработки уроков (конспекты уроков)

Линия УМК А. В. Перышкина. Физика (7-9)

Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

«Чтобы согреть других, свеча должна сгореть»

М.Фарадей.

Цель:
Изучить вопросы использования внутренней энергии топлива, выделения тепла при сгорании топлива.

Задачи урока:

образовательные:

  • повторить и закрепить знания по пройденному материалу,;
  • ввести понятие об энергии топлива, удельной теплоты сгорания топлива;
  • продолжить развитие навыков решения расчётных задач.

развивающие:

  • развивать аналитическое мышление;
  • развивать умения работать с таблицами и делать выводы;
  • развивать способности учащихся выдвигать гипотезы, аргументировать их, грамотно выражать свои мысли вслух;
  • развивать наблюдательность и внимание.

воспитательные:

  • воспитывать бережное отношение к использованию топливных ресурсов;
  • воспитывать интерес к предмету через показ связи изучаемого материала с реальной жизнью;
  • воспитывать навыки коммуникативного общения.

Предметные результаты:

Обучающиеся должны знать:

  • удельная теплота сгорания топлива — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг;
  • при сгорании топлива выделяется значительная энергия, которую используют в быту, промышленности, сельском хозяйстве, на электростанциях, в автомобильном транспорте;
  • единицу измерения удельной теплоты сгорания топлива.

Обучающиеся должны уметь:

  • объяснять процесс выделения энергии при сгорании топлива;
  • пользоваться таблицей удельной теплоты сгорания топлива;
  • сравнивать удельную теплоту сгорания топлива различных веществ и энергию, выделяющуюся при сгорании различных видов топлива.

Обучающиеся должны применять:

  • формулу для вычисления энергии, которая выделилась при сгорании топлива.

Тип урока:
урок изучения нового материала.

Оборудование
: свеча, тарелка, стакан, листок растения, сухое горючее, 2 спиртовки, бензин, спирт, 2 пробирки с водой.

Ход урока

1. Оргмомент.

Приветствие учащихся, проверка готовности к уроку.

Известно, что великий ученый М. В. Ломоносов ещё в 1744 г работал над трактатом «Размышления о причине теплоты и холода». Тепловые явления играют огромную роль в окружающем нас мире, в жизни человека, растений, животных, а также в технике.

Давайте проверим, насколько хорошо вы усвоили эти знания.

2. Мотивация к учебной деятельности.

Есть ли у вас вопросы по домашнему заданию? Давайте проверим, как вы справились с ним:

  • двое учащихся представляют решение домашних задач на доске.

1) Определите абсолютную влажность воздуха в кладовке объемом 10 м 3 , если в нем содержится водяной пар массой 0,12 кг.

2) Давление водяного пара в воздухе равно 0,96 кПа, относительная влажность воздуха 60 %. Чему равно давление насыщенного водяного пара при той же температуре?

  • 1 ученик (Дима) на доске заполняет схему;

задание: подпишите около каждой стрелки название процессов и формулу для расчета количества теплоты в каждом из них

  • А пока ребята работают у доски, мы с вами выполним другое задание.

Посмотрите на текст, изображенный на слайде, и найдите в нем физические ошибки, которые допустил автор (предложите правильный ответ):

1) В яркий солнечный день ребята отправились в поход. Чтобы было не так жарко, ребята оделись в темные костюмы
. К вечеру стало свежо, но после купания стало теплее.
Ребята налили себе горячий чай в железные кружки и с удовольствием пили его, не обжигаясь
. Было очень здорово!!!

Ответ: темное больше поглощает тепла; при испарении температура тела понижается; теплопроводность металлов больше, поэтому он нагревается сильнее.

2) Проснувшись раньше обычного, Вася сразу вспомнил, что на восемь утра договорился с Толей идти на речку смотреть ледоход. Вася выбежал на улицу, Толя был уже там. «Вот погодка сегодня! – вместо приветствия восхищённо произнёс он. – Солнце какое, а температура с утра -2 градуса по Цельсию.» «Нет, -4», возразил Вася. Мальчики заспорили, потом сообразили, в чём дело. «У меня термометр на ветру, а у тебя в укромном месте, поэтому твой и показывает больше
», – догадался Толя. И ребята побежали, шлёпая по лужам.

Ответ: при наличии ветра испарение происходит интенсивнее, поэтому первый термометр должен показывать температуру ниже; при температуре ниже 00С вода замерзает.

Молодцы, все ошибки нашли верно.

Давайте проверим правильность решения задач (ученики, решавшие задачи, комментируют свое решение).

А теперь давайте проверим, как Дима справился со своим заданием.

Все ли фазовые переходы Дима назвал верно? А что произойдет, если в пламя поместить деревянную палочку? (Она будет гореть)

Вы верно заметили, что происходит процесс горения.

Наверное, вы уже догадались, о чем мы сегодня с вами будем говорить (выдвигают гипотезы).

Как вы думаете, на какие вопросы мы сможем ответить в конце урока?

  • понять физический смысл процесса сгорания;
  • узнать, от чего зависит количество теплоты, выделяющееся при сгорании;
  • выяснить применение данного процесса в жизни, в быту и т.д.

3.

Новый материал.

Каждый день мы можем наблюдать, как сгорает природный газ в горелке плиты. Это и есть процесс сгорания топлива.

Опыт №1.
Свеча закреплена на дне тарелки с помощью пластилина. Зажжём свечу, затем закроем её банкой. Несколько мгновений спустя пламя свечи погаснет.

Создаётся проблемная ситуация, при решение которой учащиеся делают вывод: свеча горит при наличии кислорода.

Вопросы к классу:

Чем сопровождается процесс горения?

Почему свеча гаснет? Каковы условия, при которых идет процесс горения?

За счёт чего выделяется энергия?

Для этого вспомним строение вещества.

Из чего состоит вещество? (из молекул, молекулы из атомов)

Какими видами энергии обладает молекула? (кинетической и потенциальной)

А можно ли молекулу разделить на атомы? (да)

Чтобы разделить молекулы на атомы, необходимо преодолеть силы притяжения атомов, а значит, совершить работу, то есть затратить энергию.

При соединении атомов в молекулу энергия, наоборот, выделяется. Такое соединение атомов в молекулы происходит и при сжигании топлива. Обычное топливо содержит углерод. Вы верно определили, что без доступа воздуха горение невозможно. При горении атомы углерода соединяются с атомами кислорода, которые содержатся в воздухе, при этом образуется молекула углекислого газа и выделяется энергия в виде тепла.

А теперь давайте проведем опыт и посмотрим одновременное горение нескольких видов топлива: бензина, сухого горючего, спирта и парафина (Опыт №2).

Что общего и чем отличается горение каждого вида топлива?

Да, при сгорании любых веществ образуются другие вещества-продукты сгорания. Например,при сгорании дров остается зола и выделяется углекислый,угарный и другие газы.

Но, главное предназначение топлива – давать тепло!

Давайте рассмотрим еще один опыт.

Опыт №3:
(на двух одинаковых спиртовках: одна заполнена бензином, другая спиртом, нагревается одинаковое количество воды).

Вопросы по опыту:

За счет какой энергии нагревается вода?

А как определить количество теплоты, которое пошло на нагревание воды?

В каком случае вода быстрее закипела?

Какой вывод можно сделать из опыта?

Какое топливо, спирт или бензин, выделило больше тепла при полном сгорании? (бензин больше тепла, чем спирт).

Учитель: Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива, обозначается буквой q. Единица измерения Дж/кг.

Удельную теплоту сгорания определяют на опыте довольно сложными приборами.

Результаты опытных данных приведены в таблице учебника (стр.128) .

Давайте поработаем с этой таблицей.

Вопросы по таблице:

  1. Чему равна удельная теплота сгорания бензина? (44 МДж/кг)
  2. Что это означает? (Это значит, что при полном сгорании бензина массой 1 кг выделяется 44 МДж энергии).
  3. У какого вещества наименьшая удельная теплота сгорания? (дрова).
  4. Какое топливо при сгорании дает больше всего количества теплоты? (водород, т.к. его удельная теплота сгорания больше остальных).
  5. Сколько выделяется количества теплоты при сгорании 2 кг спирта? Как вы это определили?
  6. Что же нужно знать, чтобы рассчитать количество теплоты, выделяющееся при сгорании?

Делают вывод, что для нахождения количества теплоты нужно знать не только удельную теплоту сгорания топлива, но и его массу.

Значит, общее количество теплоты Q (Дж), выделяемое при полном сгорании m (кг) топлива, вычисляется по формуле: Q
= q
· m

Запишем в тетрадь.

А как найти из этой формулы массу сгораемого топлива?

Выразите из формулы удельную теплоту сгорания. (Можно вызвать ученика к доске для записи формул)

Физкультминутка

Мы устали. Давайте немного разомнемся. Выпрямите спину. Расправьте плечи. Я буду называть топливо, а вы если считаете, что оно твердое, опускаете голову вниз, если жидкое, то поднимаете руки вверх, а если газообразное — тянете руки вперед.

Уголь – твердое.

Природный газ – газообразное.

Нефть — жидкое.

Древесина – твердое.

Бензин – жидкое.

Торф – твердое.

Антрацит – твердое.

Керосин – жидкое.

Коксовальный газ – газообразное.

Молодцы! Самый внимательный и спортивный у нас… Садитесь.

Учитель:
Ребята! Давайте подумаем над вопросом: «Процесс сгорания человеку друг или враг?»

Опыт №4.
Повторим опыт с горящей свечей, но теперь рядом со свечей положим листок растения.

Посмотрите, что произошло с растением рядом с пламенем свечи?

Т.о. при использовании топлива не нужно забывать и про вред продуктов сгорания для живых организмов.

4. Закрепление.

Ребята, а скажите мне пожалуйста, а что для нас с вами является топливом? В человеческом организме роль горючего играет пища. Разные виды пищи, как и разные виды топлива, содержат различный запас энергии. (Показать таблицу на компьютере «Удельная теплота сгорания пищевых продуктов»).

Удельная теплота сгорания топлива q, МДж/кг

Хлеб пшеничный

Хлеб ржаной

Картофель

Говядина

Мясо курицы

Масло сливочное

Творог жирный

Масло подсолнечное

Виноград

Рулет шоколадный

Мороженое сливочное

Кириешки

Чай сладкий

“Кока кола”

Смородина черная

Предлагаю вам объединиться в группы (1 и 2, 3 и 4 парта) и выполнить следующие задания (по раздаточному материалу). На выполнение вам дается 5 минут, после чего обсудим полученные результаты.

Задания группам:

  • 1 группа: при подготовке к урокам в течение 2 часов вы тратите 800 кДж энергии. Восстановите ли вы запас энергии, если съедите пачку чипсов 28г и выпьете стакан «Кока-колы» (200г) ?
  • 2 группа: на какую высоту может подняться человек массой 70 кг, если съест бутерброд с маслом (100г пшеничного хлеба и 50г сливочного масла).
  • 3 группа: достаточно ли для Вас потребление в течение дня 100 г творога, 50 г пшеничного хлеба,50 г говядины и 100 г картофеля, 200 г сладкого чая (1 стакан). Необходимое количество энергии для учащегося 8 класса составляет 1,2 МДж.
  • 4 группа: с какой скоростью должен бежать спортсмен массой 60 кг, если он съест бутерброд с маслом (100г пшеничного хлеба и 50г сливочного масла).
  • 5 группа: сколько шоколада может съесть подросток массой 55 кг, чтобы восполнить потраченную им энергию при чтении книги сидя? (в течение часа)

Примерные энергозатраты подростка массой 55 кг за 1 час при различных видах деятельности

Мытье посуды

Подготовка к урокам

Чтение про себя

Сидение (в покое)

Физическая зарядка

  • 6 группа: Восстановит ли спортсмен массой 70 кг запас энергии после плавания в течение 20 мин, если съест 50 г ржаного хлеба и 100 г говядины?

Примерные энергозатраты человека за 1 час при различных видах деятельности (на 1 кг массы)

Группы представляют решение задачи на листке ватмана, далее поочередно выходят к доске и объясняют его.

5. Рефлексия. Итог урока.

Давайте вспомним, какие задачи мы ставили перед собой в начале урока? Все ли мы достигли?

Ребята по кругу высказываются одним предложением, выбирая начало фразы из рефлексивного экрана на доске:

  • сегодня я узнал…
  • было интересно…
  • было трудно…
  • я выполнял задания…
  • я понял, что…
  • теперь я могу…
  • я почувствовал, что…
  • я приобрел…
  • я научился…
  • у меня получилось …
  • я смог…
  • я попробую…
  • меня удивило…
  • урок дал мне для жизни…
  • мне захотелось…

1. Что нового узнали на уроке?

2. Пригодятся ли эти знания в жизни?

Выставление оценок за урок самым активным учащимся.

6. Д.з

  1. Параграф 10
  2. Задача (1 на выбор):
  • 1 уровень: сколько тепла при сгорании дают 10 кг древесного угля?
  • 2 уровень: при полном сгорании нефти выделилось 132 кДж энергии. Какая масса нефти сгорела?
  • 3 уровень: сколько теплоты выделяется при полном сгорании 0,5 литров спирта (плотность спирта 800 кг/м3)
  • Сравнительная таблица: виды топлива (достоинства и недостатки)
  • В таблицах представлена массовая удельная теплота сгорания топлива (жидкого, твердого и газообразного) и некоторых других горючих материалов. Рассмотрено такое топливо, как: уголь, дрова, кокс, торф, керосин, нефть, спирт, бензин, природный газ и т. д.

    Перечень таблиц:


    При экзотермической реакции окисления топлива его химическая энергия переходит в тепловую с выделением определенного количества теплоты. Образующуюся тепловую энергию принято называть теплотой сгорания топлива. Она зависит от его химического состава, влажности и является основным . Теплота сгорания топлива, отнесенная на 1 кг массы или 1 м 3 объема образует массовую или объемную удельную теплоты сгорания.

    Удельной теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы или объема твердого, жидкого или газообразного топлива. В Международной системе единиц эта величина измеряется в Дж/кг или Дж/м 3 .

    Удельную теплоту сгорания топлива можно определить экспериментально или вычислить аналитически.
    Экспериментальные методы определения теплотворной способности основаны на практическом измерении количества теплоты, выделившейся при горении топлива, например в калориметре с термостатом и бомбой для сжигания. Для топлива с известным химическим составом удельную теплоту сгорания можно определить по формуле Менделеева .

    Различают высшую и низшую удельные теплоты сгорания.
    Высшая теплота сгорания равна максимальному количеству теплоты, выделяемому при полном сгорании топлива, с учетом тепла затраченного на испарение влаги, содержащейся в топливе. Низшая теплота сгорания меньше значения высшей на величину теплоты конденсации , который образуется из влаги топлива и водорода органической массы, превращающегося при горении в воду.

    Для определения показателей качества топлива, а также в теплотехнических расчетах обычно используют низшую удельную теплоту сгорания
    , которая является важнейшей тепловой и эксплуатационной характеристикой топлива и приведена в таблицах ниже.

    Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)

    В таблице представлены значения удельной теплоты сгорания сухого твердого топлива в размерности МДж/кг. Топливо в таблице расположено по названию в алфавитном порядке.

    Наибольшей теплотворной способностью из рассмотренных твердых видов топлива обладает коксующийся уголь — его удельная теплота сгорания равна 36,3 МДж/кг (или в единицах СИ 36,3·10 6 Дж/кг). Кроме того высокая теплота сгорания свойственна каменному углю, антрациту, древесному углю и углю бурому.

    К топливам с низкой энергоэффективностью можно отнести древесину, дрова, порох, фрезторф, горючие сланцы. Например, удельная теплота сгорания дров составляет 8,4…12,5, а пороха — всего 3,8 МДж/кг.

    Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)

    Топливо
    Антрацит 26,8…34,8
    Древесные гранулы (пиллеты) 18,5
    Дрова сухие 8,4…11
    Дрова березовые сухие 12,5
    Кокс газовый 26,9
    Кокс доменный 30,4
    Полукокс 27,3
    Порох 3,8
    Сланец 4,6…9
    Сланцы горючие 5,9…15
    Твердое ракетное топливо 4,2…10,5
    Торф 16,3
    Торф волокнистый 21,8
    Торф фрезерный 8,1…10,5
    Торфяная крошка 10,8
    Уголь бурый 13…25
    Уголь бурый (брикеты) 20,2
    Уголь бурый (пыль) 25
    Уголь донецкий 19,7…24
    Уголь древесный 31,5…34,4
    Уголь каменный 27
    Уголь коксующийся 36,3
    Уголь кузнецкий 22,8…25,1
    Уголь челябинский 12,8
    Уголь экибастузский 16,7
    Фрезторф 8,1
    Шлак 27,5

    Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)

    Приведена таблица удельной теплоты сгорания жидкого топлива и некоторых других органических жидкостей. Следует отметить, что высоким тепловыделением при сгорании отличаются такие топлива, как: бензин, дизельное топливо и нефть.

    Удельная теплота сгорания спирта и ацетона существенно ниже традиционных моторных топлив. Кроме того, относительно низким значением теплоты сгорания обладает жидкое ракетное топливо и — при полном сгорании 1 кг этих углеводородов выделится количество теплоты, равное 9,2 и 13,3 МДж, соответственно.

    Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)

    Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
    Ацетон 31,4
    Бензин А-72 (ГОСТ 2084-67) 44,2
    Бензин авиационный Б-70 (ГОСТ 1012-72) 44,1
    Бензин АИ-93 (ГОСТ 2084-67) 43,6
    Бензол 40,6
    Дизельное топливо зимнее (ГОСТ 305-73) 43,6
    Дизельное топливо летнее (ГОСТ 305-73) 43,4
    Жидкое ракетное топливо (керосин + жидкий кислород) 9,2
    Керосин авиационный 42,9
    Керосин осветительный (ГОСТ 4753-68) 43,7
    Ксилол 43,2
    Мазут высокосернистый 39
    Мазут малосернистый 40,5
    Мазут низкосернистый 41,7
    Мазут сернистый 39,6
    Метиловый спирт (метанол) 21,1
    н-Бутиловый спирт 36,8
    Нефть 43,5…46
    Нефть метановая 21,5
    Толуол 40,9
    Уайт-спирит (ГОСТ 313452) 44
    Этиленгликоль 13,3
    Этиловый спирт (этанол) 30,6

    Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов

    Представлена таблица удельной теплоты сгорания газообразного топлива и некоторых других горючих газов в размерности МДж/кг. Из рассмотренных газов наибольшей массовой удельной теплотой сгорания отличается . При полном сгорании одного килограмма этого газа выделится 119,83 МДж тепла. Также высокой теплотворной способностью обладает такое топливо, как природный газ — удельная теплота сгорания природного газа равна 41…49 МДж/кг (у чистого 50 МДж/кг).

    Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов (водород, природный газ, метан)

    Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
    1-Бутен 45,3
    Аммиак 18,6
    Ацетилен 48,3
    Водород 119,83
    Водород, смесь с метаном (50% H 2 и 50% CH 4 по массе) 85
    Водород, смесь с метаном и оксидом углерода (33-33-33% по массе) 60
    Водород, смесь с оксидом углерода (50% H 2 50% CO 2 по массе) 65
    Газ доменных печей 3
    Газ коксовых печей 38,5
    Газ сжиженный углеводородный СУГ (пропан-бутан) 43,8
    Изобутан 45,6
    Метан 50
    н-Бутан 45,7
    н-Гексан 45,1
    н-Пентан 45,4
    Попутный газ 40,6…43
    Природный газ 41…49
    Пропадиен 46,3
    Пропан 46,3
    Пропилен 45,8
    Пропилен, смесь с водородом и окисью углерода (90%-9%-1% по массе) 52
    Этан 47,5
    Этилен 47,2

    Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

    Приведена таблица удельной теплоты сгорания некоторых горючих материалов ( , древесина, бумага, пластик, солома, резина и т. д.). Следует отметить материалы с высоким тепловыделением при сгорании. К таким материалам можно отнести: каучук различных типов, пенополистирол (пенопласт), полипропилен и полиэтилен.

    Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

    Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
    Бумага 17,6
    Дерматин 21,5
    Древесина (бруски влажностью 14 %) 13,8
    Древесина в штабелях 16,6
    Древесина дубовая 19,9
    Древесина еловая 20,3
    Древесина зеленая 6,3
    Древесина сосновая 20,9
    Капрон 31,1
    Карболитовые изделия 26,9
    Картон 16,5
    Каучук бутадиенстирольный СКС-30АР 43,9
    Каучук натуральный 44,8
    Каучук синтетический 40,2
    Каучук СКС 43,9
    Каучук хлоропреновый 28
    Линолеум поливинилхлоридный 14,3
    Линолеум поливинилхлоридный двухслойный 17,9
    Линолеум поливинилхлоридный на войлочной основе 16,6
    Линолеум поливинилхлоридный на теплой основе 17,6
    Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе 20,3
    Линолеум резиновый (релин) 27,2
    Парафин твердый 11,2
    Пенопласт ПХВ-1 19,5
    Пенопласт ФС-7 24,4
    Пенопласт ФФ 31,4
    Пенополистирол ПСБ-С 41,6
    Пенополиуретан 24,3
    Плита древесноволокнистая 20,9
    Поливинилхлорид (ПВХ) 20,7
    Поликарбонат 31
    Полипропилен 45,7
    Полистирол 39
    Полиэтилен высокого давления 47
    Полиэтилен низкого давления 46,7
    Резина 33,5
    Рубероид 29,5
    Сажа канальная 28,3
    Сено 16,7
    Солома 17
    Стекло органическое (оргстекло) 27,7
    Текстолит 20,9
    Толь 16
    Тротил 15
    Хлопок 17,5
    Целлюлоза 16,4
    Шерсть и шерстяные волокна 23,1

    Источники:

    1. ГОСТ 147-2013 Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и расчет низшей теплоты сгорания.
    2. ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.
    3. ГОСТ 22667-82 Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе.
    4. ГОСТ 31369-2008 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава.
    5. Земский Г. Т. Огнеопасные свойства неорганических и органических материалов: справочник М.: ВНИИПО, 2016 — 970 с.

    Человечество в процессе своей эволюции научилось получать тепловую энергию с помощью сжигания разных видов топлива. Простейшим примером можем служить костер из дров, который разжигали первобытные люди, и с тех пор торф, уголь, бензин, нефть, природный газ — все это виды топлива, сжигая которые человек получает тепловую энергию. Так что же такое удельная теплота сгорания?

    Откуда берется тепло в процессе горения?

    Сам по себе процесс сгорания топлива — это химическая, окислительная реакция. Большинство видов топлива содержит большое количество углерода С, водорода H, серы S и других веществ. Во время горения атомы C, H, и S соединяется с атомами кислорода О 2 , в результате чего получается молекулы СО, СО 2 , Н 2 О, SO 2 . При этом происходит выделение большого количества тепловой энергии, которую люди научились использовать в своих целях.

    Рис. 1. Виды топлива: уголь, торф, нефть, газ.

    Основной вклад в выделение тепла дает углерод C. Второй по количеству тепла вклад вносит водород H.

    Рис. 2. Атомы углерода вступают в реакцию с атомами кислорода.

    Что такое удельная теплота сгорания?

    Удельная теплота сгорания q — это физическая величина равная количеству тепла, выделяющегося при полном сгорания 1 кг топлива.

    Формула удельной теплоты сгорания выглядит так:

    $$q={Q \over m}$$

    Q — количество тепла, выделившееся в процессе горения топлива, Дж;

    m — масса топлива, кг.

    Единицей измерения q в интернациональной системе единиц СИ является Дж/кг.

    $$[q]={Дж \over кг}$$

    Для обозначения больших величин q часто используются внесистемные единицы энергии: килоджоули (кДж), мегаджоули (МДж) и гигаджоули (ГДж).

    Значения q для разных веществ определяют экспериментально.

    Зная q, можно вычислить количество тепла Q, которое получится в результате сжигания топлива массой m:

    Как измеряют удельную теплоту сгорания

    Для измерения q используют приборы, которые называются калориметрами (calor – тепло, metreo – измеряю).

    Контейнер с порцией топлива сжигается внутри прибора. Контейнер помещен в воду с известной массой. В результате горения выделившееся тепло нагревает воду. Величина массы воды и изменение ее температуры позволяют вычислить теплоту сгорания. Далее q определяется по вышеприведенной формуле.

    Рис. 3. Измерение удельной теплоты сгорания.

    Где можно найти значения q

    Информацию о величинах удельной теплоты сгорания для конкретных видов топлива можно найти в технических справочниках или в их электронных версиях на интернет-ресурсах. Обычно они приводятся в виде такой таблицы:

    Удельная теплота сгорания, q

    Ресурсы разведанных, современных видов топлива ограничены. Поэтому в будущем на смену им придут другие источники энергии:

    • атомные, использующие энергию ядерных реакций;
    • солнечные, преобразовывающие энергию солнечных лучей в тепло и электричество;
    • ветряные;
    • геотермальные, использующие тепло природных горячих источников.

    Что мы узнали?

    Итак, мы узнали почему выделяется много тепла при горении топлива. Для вычисления количества тепла, выделяемого при сгорании некоторой массы m топлива, необходимо знать величину q — удельную теплоту сгорания этого топлива. Значения q определены экспериментально методами калориметрии и приведены в справочниках.

    Тест по теме

    Оценка доклада

    Средняя оценка: 4.2
    . Всего получено оценок: 65.

    Рекомендуем также

    Задачи на удельную теплоту сгорания топлива

    Удельная теплота сгорания топлива . 0C \)









    Удельная теплота сгорания древесного угля таблица. Теплота сгорания топлива

    Температура горения угля считается тем основным критерием, который позволяет избежать ошибок при выборе топлива. Именно от этой величины напрямую зависит производительность котла, его качественная работа.

    Вариант определения температуры

    Зимой вопрос обогрева жилых помещений особенно актуален. В связи с систематическим ростом стоимости теплоносителей, людям приходится искать альтернативные варианты выработки тепловой энергии.

    Оптимальным способом для решения сложившейся проблемы будет подбор твердотопливных котлов, которые имеют оптимальные производственные характеристики, отлично сохраняют тепло.

    Удельная теплота сгорания каменного угля представляет собой физическую величину, показывающую, какое количество тепла способно выделяться при полном сгорании килограмма топлива. Для того чтобы котел работал длительное время, важно правильно подбирать к нему топливо. Удельная теплота сгорания каменного угля высока (22 МДж/кг), поэтому данный вид топлива считается оптимальным для эффективной работы котла.

    Характеристики и свойства древесины

    В настоящее время наблюдается тенденция перехода с установок, в основе которых был процесс сгорания газа, на твердотопливные отопительные бытовые системы.

    Не все знают о том, что создание комфортного микроклимата в доме напрямую зависит от качества выбранного топлива. В качестве традиционного материала, применяемого в таких отопительных котлах, выделим древесину.

    В суровых климатических условиях, характеризующихся продолжительной и холодной зимой, достаточно сложно обогревать древесиной жилище весь отопительный сезон. При резком понижении температуры воздуха владелец котла вынужден его использовать на грани максимальных возможностей.

    При выборе в качестве твердого топлива древесины возникают серьезные проблемы и неудобства. В первую очередь отметим, что температура горения угля гораздо выше, чем у древесины. Среди недостатков и высокая скорость сгорания дров, что создает серьезные затруднения при эксплуатации отопительного котла. Его владелец вынужден осуществлять постоянный контроль наличия дров в топке, потребуется достаточно большое их количество на отопительный сезон.

    Варианты угля

    Температура горения значительно выше, поэтому данный вариант топлива является отличной альтернативой для обычных дров. Отметим и прекрасный показатель теплоотдачи, продолжительность процесса горения, незначительный расход топлива. Существует несколько разновидностей угля, связанных со спецификой добычи, а также глубиной залегания в земных недрах: каменный, бурый, антрацит.

    У каждого из указанных вариантов есть свои отличительные качества и характеристики, которые позволяют использовать его в твердотопливных котлах. Температура горения угля в печи будет минимальной при использовании бурого, так как в его составе содержится достаточно большое количество разнообразных примесей. Что касается показателей теплоотдачи, то их величина аналогична древесине. Химическая реакция горения является экзотермической, теплота сгорания угля имеет высокий показатель.

    У каменного угля температура воспламенения достигает 400 градусов. Причем теплота сгорания угля данного вида довольно высока, поэтому данный вид топлива широко используют для обогрева жилых помещений.

    Максимальная эффективность у антрацита. Среди недостатков такого топлива выделим его высокую стоимость. Температура горения угля данного вида достигает 2250 градусов. Подобного показателя нет ни у одного твердого топлива, добываемого из земных недр.

    Особенности печи, работающей на угле

    Подобное устройство имеет конструктивные особенности, предполагает проведение реакции пиролиза угля. не относится к полезным ископаемым, он стал продуктом человеческой деятельности.

    Температура горения угля составляет 900 градусов, что сопровождается выделением достаточного количества тепловой энергии. Какова технология создания такого удивительного продукта? Суть заключается в определенной обработке древесины, благодаря чему происходит существенное изменение ее структуры, выделение из нее избыточной влаги. Осуществляется подобный процесс в специальных печах. Принцип действия таких устройств базируется на процессе пиролиза. Печь для получения древесного угля состоит из четырех базовых компонентов:

    • камеры сгорания;
    • укрепленного основания;
    • дымохода;
    • отсека вторичной переработки.

    Химический процесс

    После попадания в камеру происходит постепенное тление дров. Данный процесс происходит благодаря наличию в топке достаточного количества газообразного кислорода, поддерживающего горение. По мере тления наблюдается выделение достаточного количества тепла, превращение избыточной жидкости в пар.

    Дым, выделяющийся в процессе реакции, идет в отсек вторичной переработки, там он полностью сгорает, происходит выделение тепла. выполняет несколько важных функциональных задач. С ее помощью образуется древесный уголь, а в помещении поддерживается комфортная температура.

    Но процесс получения подобного топлива является достаточно деликатным, и при малейшем промедлении возможно полное сгорание дров. Необходимо в определенное время извлекать из печи обуглившиеся заготовки.

    Применение древесного угля

    При соблюдении технологической цепочки получается отличный материал, использовать который можно для полноценного обогрева жилых помещений во время зимнего отопительного сезона. Безусловно, температура горения каменного угля будет выше, но не во всех регионах такое топливо доступно по цене.

    Горение древесного угля начинается при температуре 1250 градусов. Например, плавильная печь работает именно на древесном угле. То пламя, которое образуется при подаче в печь воздуха, с легкостью расплавляет металл.

    Создание оптимальных условий для горения

    По причине высокой температуры все внутренние элементы печи выполняются из специального огнеупорного кирпича. Для их укладки применяют огнеупорную глину. При создании специальных условий вполне можно получить в печи температуру, превышающую 2000 градусов. У каждого вида угля существует свой показатель точки воспламенения. После достижения этого показателя важно поддерживать температуру воспламенения, непрерывно подавая в топку избыточное количество кислорода.

    Среди недостатков данного процесса выделим потерю тепла, ведь часть выделяемой энергии будет уходить через трубу. Это приводит к понижению температуры топки. В ходе экспериментальных исследований ученым удалось установить для различных видов топлива оптимальный избыточный объем кислорода. Благодаря выбору избытка воздуха, можно рассчитывать на полное сгорание топлива. В итоге можно рассчитывать на минимальные потери тепловой энергии.

    Заключение

    Сравнительную ценность топлива оценивают по его теплотворной способности, измеряемой в калориях. Учитывая характеристики разных его видов, можно сделать вывод, что именно каменный уголь является оптимальным видом твердого Многие владельцы собственных отопительных систем стараются использовать котлы, работающие на смешанном топливе: твердом, жидком, газообразном.

    Всякое топливо, сгорая, выделяет теплоту (энергию), оцениваемую количественно в джоулях или в калориях (4,3Дж = 1кал). На практике для измерения количества теплоты, которое выделится при сгорании топлива, пользуются калориметрами — сложными устройствами лабораторного применения. Теплоту сгорания называют также теплотворной способностью.

    Количество теплоты, получаемой от сжигания топлива, зависит не только от его теплотворной способности, но и от массы.

    Для сравнения веществ по объёму энергии, выделяемой при сгорании, более удобна величина удельной теплоты сгорания. Она показывает количество теплоты, образуемой при сгорании одного килограмма (массовая удельная теплота сгорания) или одного литра, метра кубического (объёмная удельная теплота сгорания) топлива.

    Принятыми в системе СИ единицами удельной теплоты сгорания топлива считаются ккал/кг, МДж/кг, ккал/м³, Мдж/м³, а также их производные.

    Энергетическая ценность топлива определяется именно величиной его удельной теплоты сгорания. Связь между количеством теплоты, образуемой при сгорании топлива, его массой и удельной теплотой сгорания выражается простой формулой:

    Q = q · m
    , где Q — количество теплоты в Дж, q — удельная теплота сгорания в Дж/кг, m — масса вещества в кг.

    Для всех видов топлива и большинства горючих веществ величины удельной теплоты сгорания давно определены и сведены в таблицы, которыми пользуются специалисты при проведении расчётов теплоты, выделяемой при сгорании топлива или иных материалов. В разных таблицах возможны небольшие разночтения, объясняемые, очевидно, несколько отличающимися методиками измерений или различной теплотворной способностью однотипных горючих материалов, добываемых из разных месторождений.

    Наибольшей энергоёмкостью из твёрдых видов топлива обладает каменный уголь — 27 МДж/кг (антрацит — 28 МДж/кг). Подобные показатели имеет древесный уголь (27 МДж/кг). Намного менее теплотворен бурый уголь — 13 Мдж/кг. Он к тому же содержит обычно много влаги (до 60 %), которая, испаряясь, снижает величину общей теплоты сгорания.

    Торф сгорает с теплотой 14-17 Мдж/кг (зависит от его состояния — крошка, прессованый, брикет). Дрова, подсушенные до 20 % влажности, выделяют от 8 до 15 Мдж/кг. При этом количество энергии, получаемой от осины и от берёзы, может разниться практически вдвое. Примерно такие же показатели дают пеллеты из разных материалов — от 14 до 18 Мдж/кг.

    Намного меньше, чем твёрдые, различаются величинами удельной теплоты сгорания жидкие виды топлива. Так, удельная теплота сгорания дизельного топлива — 43 МДж/л, бензина — 44 МДж/л, керосина — 43,5 МДж/л, мазута — 40,6 МДж/л.

    Удельная теплота сгорания природного газа составляет 33,5 МДж/м³, пропана — 45 МДж/м³. Наиболее энергоёмким топливом из газообразных является газ водород (120 Мдж/м³). Он весьма перспективен для использования в качестве топлива, но на сегодняшний день пока не найдены оптимальные варианты его хранения и транспортировки.

    Сравнение энергоемкости различных видов топлива

    При сравнении энергетической ценности основных видов твёрдого, жидкого и газообразного топлива можно установить, что одному литру бензина или дизтоплива соответствует 1,3 м³ природного газа, одному килограмму каменного угля — 0,8 м³ газа, одному кг дров — 0,4 м³ газа.

    Теплота сгорания топлива — это важнейший показатель эффективности, однако широта распространения его в сферах человеческой деятельности зависит от технических возможностей и экономических показателей использования.

    Различные виды топлива обладают разными характеристиками. Это зависит от теплотворной способности и количества тепла, выделяющегося при полном выгорании топлива. Например, относительная теплота сгорания водорода влияет на его расходование. Теплотворная способность определяется с помощью таблиц. В них указываются сравнительные анализы расхода разных энергоресурсов.

    Горючих имеется огромное количество. каждое из которых имеет свои минусы и плюсы

    Сравнительные таблицы

    С помощью табличек сравнения возможно объяснить, почему разные энергоресурсы обладают различной теплотворной способностью. Например, такие как:

    • электричество;
    • метан;
    • бутан;
    • пропан-бутан;
    • солярка;
    • дрова;
    • торф;
    • каменный уголь;
    • смеси сжиженных газов.

    Пропан – один из популярных видов горючего

    Таблицы могут продемонстрировать не только, например, удельную теплоту сгорания дизельного топлива. В сводки сравнительных анализов вписывают ещё и другие показатели: теплотворные способности, объёмные плотности веществ, цену за одну часть условного питания, коэффициент полезного действия отопительных систем, стоимость одного киловатта за час.

    В этом видео вы узнаете о работе топлива:

    Цены на топливо

    Благодаря сводкам сравнительного анализа определяют перспективу использования метана или солярки. Цена газа в централизованном газопроводе имеет склонность к повышению
    . Она может оказаться выше даже дизельного топлива. Именно поэтому стоимость сжиженного углеводородного газа почти не поменяется, а его использование останется единственным решением при установке независимой системы газификации.

    Существует несколько видов наименования горюче-смазочных материалов (ГСМ): твёрдого, жидкого, газообразного и некоторых других легковоспламеняющихся материалов, в которых при тепловыделяющей реакции закисления ГСМ его химическая теплоэнергия переходит в температурное излучение.

    Выделяющаяся теплоэнергия называется теплотворностью различных видов топлива при полном выгорании любого легкогорючего вещества. Её зависимость от химсостава и влажности является основным показателем питания.

    Термическая восприимчивость

    Определение ОТС топлива производится экспериментальным способом или при помощи аналитического вычисления. Экспериментальное определение термической восприимчивости производится опытным путём установления объёма тепла, отделившегося при выгорании топлива в хранителе тепла с термостатом и бомбочкой для сжигания.

    При необходимости определения по таблице удельной теплоты сгорания топлива сначала вычисления производят по формулам Менделеева
    . Существуют высшая и низшая степени ОТС топлива. При самой большой относительной теплоте выделяется большое количество тепла при выгорании любого топлива. При этом учитывается тепло, потраченное на выпаривание воды, находившейся в горючем.

    При низшей степени выгорания ОТС составляет меньшее значение, чем в высшей степени, так как при этом испарина выделяется меньше. Испарение возникает из воды и водорода при горении топлива. Чтобы определить свойства топлива, в инженерных расчётах принимается во внимание низшая относительная теплота сгорания, являющаяся важным параметром горючего.

    В таблицы удельной теплоты сгорания твёрдого горючего вносят следующие компоненты: уголь, дрова, торф, кокс. В них вносятся величины ОТС твёрдого легкогорючего материала. Названия топлива в таблицы вписывают по алфавиту. Из всех твёрдых форм ГСМ самой большой теплоотдающей способностью обладают коксующийся, каменный, бурый и древесный угли, а также антрацит. К топливу низкой продуктивности относятся:

    • древесина;
    • дрова;
    • порох;
    • торф;
    • возгораемые сланцы.

    В ведомости жидкого ГСМ заносят показатели спирта, бензина, керосина, нефти. Удельная теплота сгорания водорода, а также разных форм горючего выделяется при безусловном выгорании одного килограмма, одного метра кубического или одного литра. Чаще всего такие физические свойства измеряются в единицах измерения работы, энергии и количества выделяемой теплоты.

    В зависимости от того, до какой степени высока ОТС ГСМ, таким будет его расходование. Такая правомочность имеет самый значимый параметр горючего, и это необходимо учитывать при проектировке бойлерных установок на топливе разных видов. Теплотворная способность зависит от влажности и зольности
    , а также от возгораемых ингредиентов, таких как углерод, водород, летучая горючая сера.

    УТ (удельная теплота) выгорания спирта и ацетона намного ниже классического моторного ГСМ и она равняется 31,4 МДж/кг, у мазута этот показатель колеблется в пределах 39-41,7 МДж/кг. Показатель УТ сгорания природного газа 41-49 МДж/кг. Одна ккал (килокалория) равна 0,0041868 МДж. Калорийность горючего различных видов отличается друг от друга по УТ выгорания. Чем больше тепла отдаёт любое вещество, тем больше его теплообмен. Этот процесс называется ещё и теплоотдачей. В теплоотдаче принимают участие жидкости, газы и жёсткие частицы.

    Известно, что источником энергии, которая используется в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту, является топливо. Это уголь, нефть, торф, дрова, природный газ и др. При сгорании топлива выделяется энергия. Попытаемся выяснить, за счёт чего выделяется при этом энергия.

    Вспомним строение молекулы воды (рис. 16, а). Она состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Если молекулу воды разделить на атомы, то при этом необходимо преодолеть силы притяжения между атомами, т. е. совершить работу, а значит, затратить энергию. И наоборот, если атомы соединяются в молекулу, энергия выделяется.

    Использование топлива основано как раз на явлении выделения энергии при соединении атомов. Так, например, атомы углерода, содержащиеся в топливе, при горении соединяются с двумя атомами кислорода (рис. 16, б). При этом образуется молекула оксида углерода — углекислого газа — и выделяется энергия.

    Рис. 16. Строение молекул:

    a — воды; б — соединение атома углерода и двух атомов кислорода в молекулу углекислого газа

    При расчёте двигателей инженеру необходимо точно знать, какое количество теплоты может выделить сжигаемое топливо. Для этого надо опытным путём определить, какое количество теплоты выделится при полном сгорании одной и той же массы топлива разных видов.

      Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива.

    Удельная теплота сгорания обозначается буквой q. Единицей удельной теплоты сгорания является 1 Дж / кг.

    Удельную теплоту сгорания определяют на опыте с помощью довольно сложных приборов.

    Результаты опытных данных приведены в таблице 2.

    Таблица 2

    Из этой таблицы видно, что удельная теплота сгорания, например, бензина 4,6 10 7 Дж / кг.

    Это значит, что при полном сгорании бензина массой 1 кг выделяется 4,6 10 7 Дж энергии.

    Общее количество теплоты Q, выделяемое при сгорании m кг топлива, вычисляется по формуле

    Вопросы

    1. Что такое удельная теплота сгорания топлива?
    2. В каких единицах измеряют удельную теплоту сгорания топлива?
    3. Что означает выражение «удельная теплота сгорания топлива равна 1,4 10 7 Дж / кг?
      Как вычисляют количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива?

    Упражнение 9

    1. Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании древесного угля массой 15 кг; спирта массой 200 г?
    2. Сколько теплоты выделится при полном сгорании нефти, масса которой 2,5 т; керосина, объём которого равен 2 л, а плотность 800 кг / м 3 ?
    3. При полном сгорании сухих дров выделилось 50 000 кДж энергии. Какая масса дров сгорела?

    Задание

    Используя таблицу 2, постройте столбчатую диаграмму для удельной теплоты сгорания дров, спирта, нефти, водорода, выбрав масштаб следующим образом: ширина прямоугольника — 1 клетка, высота 2 мм соответствует 10 Дж.

    Что такое топливо?

    Это один компонент либо смесь веществ, которые способны к химическим превращениям, связанным с выделением тепла. Разные виды топлива отличаются количественным содержанием в них окислителя, который применяется для выделения тепловой энергии.

    В широком смысле топливо является энергоносителем, то есть, потенциальным видов потенциальной энергии.

    Классификация

    В настоящее время виды топлива подразделяют по агрегатному состоянию на жидкое, твердое, газообразное.

    К твердому природному виду причисляют каменный и дрова, антрацит. Брикеты, кокс, термоантрацит это разновидности искусственного твердого топлива.

    К жидкостям причисляются вещества, имеющие в составе вещества органического происхождения. Основными их компонентами являются: кислород, углерод, азот, водород, сера. Искусственным жидким топливом будут разнообразные смолы, мазут.

    Является смесью разнообразных газов: этилена, метана, пропана, бутана. Помимо них в составе газообразного топлива есть углекислый и угарный газы, сероводород, азот, водяной пар, кислород.

    Показатели топлива

    Основной показатель сгорания. Формула для определения теплотворной способности рассматривается в термохимии. выделяют «условного топлива», которое подразумевает теплоту сгорания 1 килограмма антрацита.

    Бытовое печное топливо предназначается для сжигания в отопительных устройствах незначительной мощности, которые находятся в жилых помещениях, теплогенераторах, применяемых в сельском хозяйстве для сушки кормов, консервирования.

    Удельная теплота сгорания топлива — это такая величина, что демонстрирует количество теплоты, которое образуется при полном сгорании топлива объемом 1 м 3 либо массой один килограмм.

    Для измерения этой величины используют Дж/кг, Дж/м 3 , калория/м 3 . Чтобы определить теплоту сгорания, используют метода калориметрии.

    При увеличении удельной теплоты сгорания топлива, снижается удельный расход топлива, а коэффициент полезного действия остается неизменной величиной.

    Теплота сгорания веществ является количеством энергии, выделяющейся при окислении твердого, жидкого, газообразного вещества.

    Она определяется химическим составом, а также агрегатным состоянием сгораемого вещества.

    Особенности продуктов сгорания

    Высшая и низшая теплота сгорания связана с агрегатным состоянием воды в получаемых после сгорания топлива веществах.

    Высшая теплота сгорания это количество теплоты, выделяемое при полном сгорании вещества. В эту величину включают и теплоту конденсации водяного пара.

    Низшая рабочая теплота сгорания является той величиной, что соответствует выделению тепла при сгорании без учета теплоты конденсации водяных паров.

    Скрытой теплотой конденсации считают величину энергии конденсации водяного пара.

    Математическая взаимосвязь

    Высшая и низшая теплота сгорания связаны следующим соотношением:

    Q B = Q H + k(W + 9H)

    где W — количество по массе (в %) воды в горючем веществе;

    H-количество водорода (% по массе) в горючем веществе;

    k — коэффициент, составляющий величину 6 ккал/кг

    Способы проведения вычислений

    Высшая и низшая теплота сгорания определяется двумя основными методами: расчетным и экспериментальным.

    Для проведения экспериментальных вычислений применяют калориметры. Сначала сжигают в нем навеску топлива. Теплота, которая будет при этом выделяться, полностью поглощается водой. Имея представление о массе воды, можно определить по изменению ее температуры, величину ее теплоты сгорания.

    Данная методика считается простой и эффективной, она предполагает только владение информацией о данных технического анализа.

    В расчетной методике высшая и низшая теплота сгорания вычисляется по формуле Менделеева.

    Q p H = 339C p +1030H p -109(O p -S p) — 25 W p (кДж/ кг)

    Оно учитывает содержание углерода, кислорода, водорода, водяного пара, серы в рабочем составе (в процентах). Количество теплоты при сгорании определяется с учетом условного топлива.

    Теплота сгорания газа позволяет проводить предварительные расчеты, выявлять эффективность применения определенного вида топлива.

    Особенности происхождения

    Для того чтобы понять, сколько теплоты выделяется при сгорании определенного топлива, необходимо иметь представление об его происхождении.

    В природе есть разные варианты твердого топлива, которые отличаются между собой составом и свойствами.

    Его образование осуществляется через несколько стадий. Сначала образуется торф, затем получается бурый и каменный уголь, потом формируется антрацит. В качестве основных источников образования твердого топлива выступают листья, древесина, хвоя. Отмирая, части растений при воздействии воздуха, разрушаются грибками, образуют торф. Его скопление превращается в бурую массу, потом получается бурый газ.

    При высоком давлении и температуре, бурый газ переходит в каменный уголь, потом топливо накапливается в виде антрацита.

    Помимо органической массы, в топливе есть дополнительный балласт. Органической считают ту часть, что образовалась из органических веществ: водорода, углерода, азота, кислорода. Помимо этих химических элементов, в его составе есть балласта: влага, зола.

    Топочная техника предполагает выделение рабочей, сухой, а также горючей массы сжигаемого топлива. Рабочей массой называют топливо в исходном виде, поступающем к потребителю. Сухая масса — это состав, в котором отсутствует вода.

    Состав

    Самыми ценными компонентами считаются углерод и водород.

    Эти элементы содержатся в любом виде топлива. В торфе и древесине процентное содержание углерода достигает 58 процентов, в каменном и буром угле — 80%, а в антраците оно достигает 95 процентов по массе. В зависимости от этого показателя меняется количество теплоты, выделяемой при сгорании топлива. Водород это второй по важности элемент любого топлива. Связываясь с кислородом, он образует влагу, которая существенно снижает тепловую ценность любого топлива.

    Его процентное содержание колеблется от 3,8 в горючих сланцах до 11 в мазуте. В качестве балласта выступает кислород, входящий в состав топлива.

    Он не является теплообразующим химическим элементом, поэтому негативно отражается на величине теплоты его сгорания. Сгорание азота, содержащегося в свободном либо связанном виде в продуктах сгорания, считается вредными примесями, поэтому его количество четко лимитируется.

    Сера входит в состав топлива в виде сульфатов, сульфидов, а также в качестве сернистых газов. При гидратации оксиды серы образуют серную кислоту, которая разрушает котельное оборудование, негативно воздействует на растительность и живые организмы.

    Именно поэтому сера является тем химическим элементом, присутствие которого в природном топливе является крайне нежелательным. При попадании внутрь рабочего помещения, сернистые соединения вызывают существенные отравления обслуживающего персонала.

    Выделяют три вида золы в зависимости от ее происхождения:

    • первичную;
    • вторичную;
    • третичную.

    Первичный вид формируется из минеральных веществ, которые содержатся в растениях. Вторичная зола образуется как результат попадания во время пластообразования растительных остатков песком и землей.

    Третичная зола оказывается в составе топлива в процессе добычи, хранения, а также его транспортировки. При существенном отложении золы происходит уменьшение теплопередачи на поверхности нагрева котельного агрегата, снижает величину теплопередачи к воде от газов. Огромное количество золы негативно отражается на процессе эксплуатации котла.

    В заключение

    Существенное влияние на процесс горения любого вида топлива оказывают летучие вещества. Чем больше их выход, тем объемнее будет объем фронта пламени. Например, каменный уголь, торф, легко загораются, процесс сопровождается незначительными потерями тепла. Кокс, который остается после удаления летучих примесей, в своем составе имеет только минеральные и углеродные соединения. В зависимости от особенностей топлива, величина количества теплоты существенно изменяется.

    В зависимости от химического состава выделяют три стадии формирования твердого топлива: торфяную, буроугольную, каменноугольную.

    Натуральную древесину применяют в небольших котельных установках. В основном используют щепу, опилки, горбыли, кору, сами дрова применяют в незначительных количествах. В зависимости от породы древесины величина выделяемой теплоты существенно изменяется.

    По мере снижения теплоты сгорания, дрова приобретают определенные преимущества: быструю воспламеняемость, минимальную зольность, отсутствие следов серы.

    Достоверная информация о составе природного либо синтетического топлива, его теплотворной способности, является отличным способом проведения термохимических вычислений.

    В настоящее время появляется реальная возможность выявления тех основных вариантов твердого, газообразного, жидкого топлива, которые станут самыми эффективными и недорогими в использовании в определенной ситуации.

    Виды топлива для твердотопливных котлов. Теплотворная способность топлива


    Выбирая отопительный котел, каждый покупатель сталкивается с необходимостью определиться, на каком виде топлива будет работать оборудование. Для того, чтобы Вам было легче ориентироваться в многообразии предложений, мы подготовили развернутую статью с подробными характеристиками.


    Основные виды топлива для твердотопливных котлов:


    1. Дрова
    2. Пеллеты
    3. Топливные брикеты
    4. Уголь



    Дрова — куски дерева, которые предназначены для сжигания в печах, каминах, топках или кострах для получения тепла, жара и света.


    Каминные дрова в основном заготавливаются и поставляются в пиленном и колотом виде. Содержание влаги должно быть как можно меньшим. Длина поленьев в основном 25 и 33 см. Такие дрова продают в насыпных складометрах или фасуют, и продают по весу.


    Для отопительных целей применяются различные дрова. Приоритетной характеристикой, по которой выбирают те или иные дрова для каминов и печей, является их теплотворная способность, длительность горения и комфорт при использовании (картина пламени, запах). Для отопительных целей желательно, чтобы тепловыделение происходило медленнее, но более продолжительное время. Для отопительных целей лучше всего подходят все дрова из лиственных пород.


    Для топки печей и каминов используют преимущественно дрова таких пород, как дуб, ясень, берёза, лещина, тис, боярышник.


    Особенности горения дров разных пород древесины:


    • дрова из бука, березы, ясеня, лещины трудно растапливать, но они могут гореть сырыми, потому что имеют небольшую влажность, причем дрова из всех этих пород деревьев, кроме бука, легко раскалываются;
    • ольха и осина сгорают без образования сажи, более того — они выжигают ее из дымохода;
    • березовые дрова хороши для тепла, но при недостатке воздуха в топке, горят дымно и образуют деготь (березовую смолу), который оседает на стенках трубы;
    • сосновые дрова горят жарче еловых из-за большего содержания смолы. При горении смоленых дров, резком повышении температуры с треском лопаются маленькие полости в древесине, в которых скапливается смола, и во все стороны разлетаются искры;
    • лучшей теплоотдачей обладают дубовые дрова, единственный их недостаток — они плохо раскалываются, так же как и дрова из граба;
    • дрова из груши и яблони легко раскалываются и хорошо горят;
    • дрова из пород средней твердости, как правило, легко колоть;
    • долго тлеющие угли дают дрова из кедра;
    • дрова из вишни и вяза при горении дымят;
    • дрова из платана легко растапливаются, но тяжело колются;
    • меньше подходят для топки дрова хвойных пород, потому что они способствуют образованию смолистых отложений в трубе и имеют низкую теплотворную способность. Сосновые и еловые дрова легко колоть и растапливать, но они дымят и искрят;
    • к породам деревьев с мягкой древесиной относят также тополь, ольху, осину, липу. Дрова этих пород хорошо горят, дрова из тополя сильно искрят и очень быстро прогорают;

    Необходимо учитывать тот факт, что показатель теплотворной способности дров разных пород древесины сильно колеблется. В результате чего получаем колебания плотности древесины и колебания в пересчётных коэффициентах кубометр => складометр.


    Ниже приведена таблица со средними значениями теплотворной способности на один складометр дров.











    Дрова (естественная сушка)

    Теплотворная способность кВт.ч/кг

    Теплотворная способность мега Джоуль/кг

    Теплотворная способность Мвтч. /складометр

    Объёмная плотность в кг/дм³

    Плотность кг/складометр

    Грабовые дрова

    4,2

    15

    2,1

    0,72

    495

    Буковые дрова

    4,2

    15

    2,0

    0,69

    480

    Ясеневые дрова

    4,2

    15

    2,0

    0,69

    480

    Дубовые дрова

    4,2

    15

    2,0

    0,67

    470

    Берёзовые дрова

    4,2

    15

    1,9

    0. 65

    450

    Дрова из лиственницы

    4,3

    15,5

    1,8

    0,59

    420

    Сосновые дрова

    4,3

    15,5

    1,6

    0,52

    360

    Еловые дрова

    4,3

    15,5

    1,4

    0,47

    330

    1 складометр сухой древесины лиственных деревьев заменяет около 200 до 210 литров жидкого топлива или 200 до 210 м³ природного газа.




    Пеллеты (топливные гранулы) — это универсальное топливо, которое представляет собой прессованное под высоким давлением натуральное сырье растительного происхождения в форме цилиндрических гранул стандартного размера. Сырьем для их производства является кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки, а также отходы сельского хозяйства (лузга подсолнечника, солома и др.).


    При производстве топливных гранул не используются химические связующие примеси. В качестве связующего элемента используется природный лигнин – полимер, содержащийся в клетках растительного сырья. Лигнин высвобождается из него под высоким давлением пресса, и при остывании крепко связывает его измельченные элементы. Гранулятор пресса придает пеллетам форму.


    Пеллеты (топливные гранулы) представляют собой современный универсальный вид биотоплива, по эффективности применения равноценный каменному углю. Чаще всего материалами для производства пеллет служат отходы, получаемые в процессе обработки древесины (кора, ветки, стружка, опилки), торф, сельскохозяйственные отходы (солома, некондиционный лен), органические упаковочные материалы, картонная тара и т. д.


    Процесс производства пеллет состоит из нескольких последовательных этапов: дробления, сушки и грануляции. Сначала сырье измельчается до состояния муки, затем тщательно высушивается и сжимается в аккуратные гранулы стандартного размера при помощи специального оборудования (гранулятора). Во время грануляции, сопровождающейся повышением температуры материала, содержащийся в нем лигнин плотно склеивает измельченные частицы. На выходе получается легкое, недорогое, удобное в хранении и абсолютно безопасное топливо, являющееся отличной альтернативой традиционным видам топлива (уголь, торф, дрова, природный газ).


    В зависимости от типов сырья используемого при производстве пеллет, они подразделяются на следующие виды:


    • древесные топливные гранулы, полученные путем переработки кругляка твердых и мягких пород деревьев;
    • пеллеты, полученные путем переработки соломы;
    • пеллеты, полученные переработки подсолнечниковой шелухи;
    • пеллеты, полученные путем переработки початков и стебля кукурузы
    • торфяные пеллеты.

    Поскольку пеллеты преимущественно производятся из безвредных для человека и окружающей среды материалов, подлежащих утилизации, они являются экологически чистым топливом; при этом стоимость таких гранул выгодно отличается от цены угля, жидкого топлива или дров. Кроме того, пеллеты удобно транспортировать и хранить (доставка подразумевает как фасовку гранул в пакеты, так и транспортировку россыпью).


    Применение топливных гранул — хорошая альтернатива прямому использованию древесных отходов в виде топлива. Гранулы выделяют больше тепла, чем опилки и щепа, увеличивая коэффициент полезного действия котельных, не требуют больших складских площадей и при хранении не самовоспламеняются, а после их полного сгорания остается минимальное количество шлаков (следовательно, чистку котла можно производить намного реже). При этом процесс загрузки гранул в топочное устройство автоматизирован.

    Кроме этого, гранулы используются для сжигания в домашних каминных печах и отопительных устройствах. Это печи с открытым пламенем, которые устанавливаются внутри помещения и отдают тепло за счет теплового излучения или вследствие конвекции. Именно этот тип теплового излучения считается наиболее комфортным для человека. Нагревательные устройства, работающие на древесных гранулах, регулируются в автоматическом режиме.


    Топливные гранулы имеют очень широкий спектр применения в Европейских странах, США и Канаде, которые одними из первых начали применять программы по сохранению окружающей среды. Их достоинства неоспоримы. Преимущества пеллет перед другими видами топлива заключается в том, что для их хранения не требуются специальные площади (они могут храниться под открытым небом), они не гниют, не рассыпаются и не разбухают. При сжигании топливных гранул получают в полтора раза больше тепловой энергии, чем при сжигании эквивалентного количества дров.


    Древесные гранулы намного экологичнее традиционного топлива: в 10-50 раз ниже эмиссия углекислого газа в воздушное пространство, в 15-20 раз меньше образование золы, чем при сжигании угля.


    Одно из важнейших преимуществ – высокая и постоянная насыщенная плотность, позволяющая относительно легко транспортировать этот продукт на большие расстояния и пересыпать через специальные рукава, что дает возможность автоматизировать процессы погрузки – разгрузки и сжигания этого топлива.


    Топливные гранулы (пеллеты) находят самое широкое применение как в промышленности, так и в быту: их можно использовать для отопления жилых домов (путем сжигания в печах, каминах и котлах) или для обеспечения теплом и электроэнергией промышленных объектов и небольших населенных пунктов (с этой целью обычно используются крупные темные гранулы с высоким содержанием древесной коры). Спрос на этот вид альтернативного топлива, а также на оборудование для его производства и сжигания с каждым годом возрастает. Популярности пеллетов способствует их экологичность, доступность, практичность, высокая


    Сравнительные характеристики видов топлива











    Вид топлива

    Теплота сгорания МДж/кг

    % серы

    % золы

    Углекислый газ

    кг/ГДж

    Каменный уголь

    15 – 25

    1-3

    10 — 35

    60

    Двигательное топливо

    42,5

    0,2

    1

    78

    Мазут

    42

    1,2

    1,5

    78

    Щепа древесная

    10

    0

    2

    0

    Гранулы древесные

    17,5

    0,1

    1

    0

    Гранулы торфяные

    10

    0

    20

    70

    Гранулы из соломы

    14,5

    0,2

    4

    0

    Природный газ

    35 – 38 МДж/м3

    0

    0

    57

    Примечание:


    «0» означает, что при сжигании продукта количество выделяемого углекислого газа не превышает объема, который образуется при естественном разложении, а количество других вредных выбросов ничтожно мало.

    1. Измерение теплоты сгорания в Ккал / кг. Общеизвестно, что 1 (одна) калория — это количество тепла необходимое для нагрева одного грамма воды на один градус. Полностью понятный смысл данной физической величины и уже нетрудно представить, сколько же нужно тепла для нагрева ведра воды 4,500 Кал / кг. ( 4,500 Кал / кг ) — теплота сгорания килограмма нашего топлива в Калориях.
    2. Измерение теплоты сгорания в МДж / кг. Системная международная тепловая единица. Физический смысл ее можно выразить лишь через калорию. 1 Калория равна 4,19 Джоуля. (4,500 Ккал/кг. * 4,19 Джоул = 18,855 МДж/кг.) — теплота сгорания килограмма нашего топлива в Джоулях.
    3. Измерение теплоты сгорания в Квт/час. В энергетике электрическую и тепловую энергию принято измерять в Квт./час. 5,238 Квт. час./ кг. — теплота сгорания килограмма нашего топлива, измеренная в «электротехнических единицах». Как получилось данное значение? Если килограмм данного топлива сжечь за час, то не трудно подсчитать, какое количество энергии выделялось ежесекундно, то есть какая тепловая мощность вырабатывалась при этом. Разделим 18.855.000 Дж (см. пункт 2 ) на 3600 секунд и получим 5238 Дж/сек. т.е. 5,238 Квт.

    В частности, можно выделить следующие преимущества этого вида биотоплива:


    • Низкая цена. По сравнению с любыми другими энергоносителями, особенно углеводородами, данное топливо значительно дешевле. Соответственно, можно более экономно решить вопрос отопления и обогрева. Причем, решение актуально как для загородного дома (организация котла отопления), так и для промышленных объектов (подготовка воды нужной температуры и обогрев цехов). Еще один важный фактор – отсутствие давления на рыночную цену международного фактора. Если пеллеты Киев покупает исключительно по внутренней цене, сформированной на основе внутреннего спроса и предложения, то уголь и газ поступают потребителю по ценам, которые диктуются мировым рынком.
    • Выгодные физико-химические свойства материала. Пеллеты древесные имеют высокую теплотворную способность, что позволяет добиться высокой производительности котла при низком расходе топлива. Кроме того, при сжигании пеллет, образуется мало золы, потому котлы на пеллетах не слишком капризны и требуют минимум обслуживания.
    • Эффективная с точки зрения физики горения структура топлива. Так как пеллеты представляют собой насыпь отдельных элементов, они очень хорошо горят, ведь непосредственно в структуре сыпучего материала содержится лучший катализатор – воздух. Соответственно, топливо можно считать универсальным, оно не требует никакой дополнительной обработки перед применением. Такое топливо – не хуже газа или угля.
    • Пеллеты древесные являются практически неограниченным ресурсом. Если нефть приравнивается к черному золоту, а газ становится причиной международных скандалов, то древесина низкого сорта, а также отходы деревообрабатывающей промышленности – в изобилии. Потому данный ресурс всегда без проблем доступен на рынке.
    • Экологическая чистота. Сжигание пеллет не приводит к выбросам каких-либо вредных веществ, полностью соответствует самым строгим нормам по выбросам углекислого газа, а также любых других газов в атмосферу. Соответственно, пеллеты – не только выгодная, но и зеленая технология.
    • Удобный процесс сжигания. Современные котлы на пеллетах имеют высокую степень автоматизации, что позволяет без каких-либо технических трудностей перейти на данный вид топлива. Котел на пеллетах требует не больше внимания, чем котел на угле.
    • При сжигании 1,9 т пеллет выделяется примерно такое же количество тепла, что при сжигании одной тонны мазута, при этом стоимость пеллет на внутреннем рынке втрое дешевле. Таким образом, обогрев пеллетами обходится на 40% дешевле мазута.

    Таблица 1. Теплоотдача пеллет и альтернативных источников энергии










    Вид топлива

    Тепловая способность, ккал/кг

    Пелетты

    4500

    Дрова

    2500

    Уголь древесный

    7500

    Каменный уголь

    7400

    Мазут

    9800

    Дизельное топливо

    10200

    Природный газ

    8300

    В разных странах приняты различные стандарты производства пеллет. В США действует Standard Regulations & Standards for Pellets in the US: The PFI (pellet). Этим стандартом разрешено производство пеллет двух сортов: «Премиум» и «Стандарт». «Преимум» должен содержать не более 1 % золы, а «Стандарт» не более 3 %. «Премиум» может применяться для отопления любых зданий. На сорт «Премиум» приходится около 95 % производства пеллет в США. Сорт «Стандарт» содержит больший объём коры или сельскохозяйственных отходов. Стандарты определяют также плотность, размеры пеллет, влажность, содержание пыли и других веществ. В Германии на пеллеты принят стандарт DIN 51731, в Австрии — стандарт ONORM M-7135, в Великобритания — The British BioGen Code of Practice for biofuel (pellets), в Швейцария — SN 166000, в Швеция — SS 187120.


    Основные европейские стандарты качества топливных гранул























    Параметр

    DIN 51 731

    O-Norm M-7135

    DINplus

    SS187120

    Германия

    Австрия

    Германия

    Швеция

    Диаметр (мм)

    4-10

    4-10

       

    Длина (мм)

    < 50

    < 5*d

    < 5*d

    < 5*d

    Плотность (кг/дм3)

    > 1,0-1,4

    > 1,12

    > 1,12

    Нет

    Влажность (%)

    < 12

    < 10

    < 10

    < 10

    Насыпная масса (кг/м3)

    650

    650

    650

    650

    Брикетная пыль (%)

    Нет

    < 2,3

    < 2,3

    Нет

    Зольность (%)

    < 1,5

    < 0,5

    < 0,5

    < 1,5

    Теплота сгорания (МДж/кг)

    17,5-19,5

    > 18

    > 18

    > 18

    Содержание серы (%)

    < 0,08

    < 0,04

    < 0,04

    < 0,08

    Содержание азота (%)

    < 0,3

    < 0,3

    < 0,3

    нет

    Содержание хлора (%)

    < 0,03

    < 0,02

    < 0,02

    < 0,03

    Мышьяк (мг/кг)

    < 0,8

    Нет

    < 0,8

    Нет

    Свинец (мг/кг)

    < 10

    Нет

    < 10

    Нет

    Кадмий (мг/кг)

    < 0,5

    Нет

    < 0,5

    Нет

    Хром (мг/кг)

    < 8

    Нет

    < 8

    Нет

    Медь(мг/кг)

    < 5

    Нет

    < 5

    Нет

    Ртуть(мг/кг)

    < 1,5

    Нет

    < 1,5

    Нет

    Цинк(мг/кг)

    < 100

    Нет

    < 100

    Нет

    Закрепитель, связующие материалы (%)

    Нет

    < 2

    < 2

     

    * «нет» – не означает величины, это может быть, нет сведений, не определено, нет точной величины и т. д.


    Успешное развитие экономики любой страны напрямую связано с ростом потребления энергии. Однако ископаемые носители энергии, во-первых, не безграничны, а во-вторых, их сжигание приводит к загрязнению окружающей среды и к парниковому эффекту на нашей планете. Последний, является одной из причин изменения климата на Земле.



    Топливные брикеты — это спрессованные отходы деревообработки (стружка, щепа), отходы сельского хозяйства (солома, шелуха семечки подсолнуха, гречихи), а также торфа.

    Топливные брикеты (они еще имеют другое название – «евродрова»), — это современное, удобное для хранения и использования экологически чистое топливо. Изготавливаются путем прессования без каких-либо вредных связующих веществ.

    Топливные брикеты имеют достаточно широкое применение, прежде всего, используются  для отопления частных домов в различных типах топок (печах), дровяных котлах, при приготовлении еды на гриле. Их приятно и удобно использовать в каминах.

    Брикеты топливные при горении не искрятся, не выделяют угарный газ, дают долгое и ровное пламя.


    К основным преимуществам топливных брикетов можно отнести:


    • Топливные брикеты, полученные из растительного сырья, являются экологически чистым продуктом. Материалом топливного брикета в полном объеме является природное сырье. Связующим веществом является натуральный «живой» лигнин – это вещество, содержащееся в клетках омертвевшего растительного сырья.
    • После термической обработки сырья в процессе производства евродрова не поддаются воздействию грибков.
    • В сравнении с природными дровами – евродрова по причине большей плотности, — дольше горят. Поэтому подкладывать в печь (котел) брикеты – можно реже в 2-4 раза.
    • Евродрова по причине их удобной формы очень удобно и хранить и использовать.
    • Обладают высокой теплотворностью. Евродрова дают в среднем в 2 раза больше тепла, в сравнении с обычными дровами. Их теплотворность сопоставима с теплотворностью каменного угля.
    • При горении обеспечивают постоянную температуру на каждом этапе горения за счет ровного пламени.
    • Содержание золы после сгорания брикетов в пределах 1-3%. Для сравнения: содержание золы после сгорания каменного угля: 30-40%, сгорания природных дров: 8 -16% , древесной щепы: 11 — 18%. По этой причине современные твердотопливные котлы, работающие на евродровах, чистят 1 раз в год. При этом золу можно использовать как экологически чистое удобрение.
    • При сжигании топливных брикетов ядовитый  угарный газ не выделяется и другие вредные вещества не образуются.
    • При использовании евродров — затраты на отопления ниже, чем в случае использования каменного угля или же естественных дров.

    Выделяют 3 типа топливных брикетов:


    1. RUF-брикеты. RUF-брикет представляет собой брикет в форме набольшего кирпичика прямоугольной формы.
    2. NESTRO-брикеты. Брикет NESTRO представляет собой брикет цилиндрической формы. Может быть с радиальным отверстием внутри.
    3. Pini&Kay-брикеты. Брикет  Пини-Кей представляет собой брикет, имеющий  4, 6 или 8 граней  с продольным радиальным отверстием внутри.



    Уголь — это горючая осадочная порода растительного происхождения, состоящая в основном из углерода и ряда других химических элементов.

    Состав угля зависит от возраста и условий углефикации: самый молодой — бурый уголь , затем идет каменный уголь , старше всех антрацит . По мере старения происходило концентрирование углерода и уменьшение содержания летучих составляющих, в частности, влаги. Так, бурый уголь имеет влажность 30–40%, более 50% летучих компонентов, у антрацита оба показателя составляют 5–7%. Влажность каменного угля, составляет 12–16%, количество летучих компонентов около 40%.


    Кроме основных компонентов, уголь содержит различные негорючие золообразующие добавки, «породу». Зола загрязняет окружающую среду и спекается в шлак на колосниках, что затрудняет горение угля. Кроме того, наличие породы уменьшает удельную теплоту сгорания угля. В зависимости от сорта и условий добычи количество минеральных веществ различается очень сильно, зольность каменного угля около 15% (10–20%).


    Еще один вредный компонент угля — сера. В процессе сгорания серы образуются окислы, которые в атмосфере превращаются в серную кислоту. Содержание серы в угле, который мы поставляем покупателям через сеть своих представителей, около 0,5%, это весьма низкое значение, значит, экологию Вашего дома удастся сохранить.


    Удельная теплота сгорания







    Вид угля

    Удельная теплота сгорания угля

    кДж/кг

    ккал/кг

    Бурый

    14 700

    3 500

    Каменный

    29 300

    7 000

    Антрацит

    31 000

    7 400

    Указанные цифры относятся к угольному концентрату. Реальные цифры могут существенно отличаться. Так, для рядового кузбасского каменного угля, который можно купить на угольных складах, указывается значение 5000-5500 ккал/кг. Мы в своих расчетах используем 5300 ккал/кг.


    Плотность угля от 1 до 1,7 (каменный уголь — 1,3–1,4) г/см3 в зависимости от вида и содержания минеральных веществ. В технике используют также «насыпную плотность», она составляет около 800-1 000 кг/м3.


    Виды и сорта угля


    Уголь классифицируется по многим параметрам (география добычи, химический состав), но с «бытовой» точки зрения, покупая уголь для использования в печах, достаточно разобраться в маркировке и возможности использования в Термороботе.

    По степени углефикации выделяют три вида угля: бурый, каменный и антрацит. Используют следующую систему обозначений угля: Сорт = (марка) + (класс крупности).











    Бурые

    Б

    Каменные

    Длиннопламенные

    Д

    Газовые

    Г

    Жирные

    Ж

    Коксовые

    К

    Отощенно-спекающиеся

    ОС

    Слабоспекающийся

    СС

    Тощие

    Т

    Антрациты

    А

    Кроме основных марок, приведенных в таблице, выделяют также промежуточные марки каменного угля: ДГ (длиннопламенно-газовые), ГЖ (газовые жирные), КЖ (коксовые жирные), ПА (полуантрациты), бурые угли также делятся по группам.


    Коксующиеся марки угля (Г, кокс, Ж, К, ОС) в теплоэнергетике практически не используются, так как они являются дефицитным сырьем для коксохимической промышленности.


    По классу крупности (размеру кусков, фракции) сортовой каменный уголь подразделяется на:









    П

    Плитный

    более 100 мм

    К

    Крупный

    50-100 мм

    О

    Орех

    26-50 мм

    М

    Мелкий

    13-25 мм

    С

    Семечко

    6-13 мм

    Ш

    Штыб

    менее 6 мм

    Р

    Рядовой

    не ограниченный размерами

    Кроме сортового угля в продаже присутствуют совмещенные фракции и отсевы (ПК, КО, ОМ, МС, СШ, МСШ, ОМСШ). Размер угля определяют исходя из меньшего значения самой мелкой фракции и большего значения самой крупной фракции, указанных в названии марки угля.

    Например, фракция ОМ (М — 13–25, О — 25-50) составляет 13–50 мм.


    Кроме указанных сортов угля в продаже можно встретить угольные брикеты, которые прессуют из низкообогащенного угольного шлама.


    Как горит уголь


    Уголь состоит из двух горючих компонентов: летучие вещества и твердый (коксовый) остаток


    На первом этапе горения выделяются летучие вещества; при избытке кислорода они быстро сгорают, давая длинное пламя, но малое количество тепла.


    После этого выгорает коксовый остаток; интенсивность его горения и температура воспламенения зависит от степени углефикации, то есть, от вида угля (бурый, каменный, антрацит).

    Чем выше степень углефикации (самая высокая она у антрацита), тем выше температура воспламенения и теплота сгорания, но ниже интенсивность горения.


    Уголь марок Б, Д, Г


    Из-за высокого содержания летучих веществ такой уголь быстро разгорается и быстро сгорает. Уголь этих марок доступен и пригоден практически для всех видов котлов, однако для полного сгорания этот уголь должен подаваться маленькими порциями, чтобы выделяющиеся летучие вещества успевали полностью соединяться с кислородом воздуха. Полное сгорание угля характеризуется желтым пламенем и прозрачными дымовыми газами; неполное сгорание летучих веществ дает багровое пламя и чёрный дым.

    Для эффективного сжигания такого угля процесс должен постоянно контролироваться, такой режим работы реализован в автоматической котельной Терморобот.


    Уголь марок СС, Т, А


    Разжечь его труднее, зато он горит долго и выделяет намного больше тепла. Уголь можно загружать большими партиями, так как в них горит преимущественно коксовый остаток, нет массового выделения летучих веществ. Очень важен режим поддува, так как при недостатке воздуха горение происходит медленно, возможно его прекращение, либо, напротив, чрезмерное повышение температуры, приводящее к уносу тепла и прогоранию котла.

    Уголь таких марок также успешно может использоваться в Термороботе, поскольку в нем осуществляется регулируемый принудительный поддув воздуха.


    Информация, использованная в данной аналитической записке, была взята из открытых источников.



    Удельная теплоемкость, скрытая теплота плавления, скрытая теплота испарения —

    Углерод — удельная теплоемкость, скрытая теплота плавления, скрытая теплота испарения

    Удельная теплоемкость углерода 0,71 Дж / г K .

    Скрытая теплота плавления углерода — кДж / моль .

    Скрытая теплота испарения углерода составляет 355,8 кДж / моль .

    Удельная теплоемкость

    Удельная теплоемкость, или удельная теплоемкость, — это свойство, связанное с внутренней энергией , которое очень важно в термодинамике.Интенсивные свойства c v и c p определены для чистых простых сжимаемых веществ как частные производные от внутренней энергии u (T, v) и энтальпии h (Т, п) , соответственно:

    , где индексы v и p обозначают переменные, фиксированные во время дифференцирования. Свойства c v и c p называются удельной теплоемкостью (или теплоемкости ), потому что при определенных особых условиях они связывают изменение температуры системы с количеством энергии, добавленной теплопередача.Их единицы СИ: Дж / кг K или Дж / моль K .

    Различные вещества имеют различных величин за счет добавленного тепла . Когда к разным веществам добавляется определенное количество тепла, их температура увеличивается на разную величину.

    Теплоемкость — это обширное свойство материи, то есть оно пропорционально размеру системы. Теплоемкость C имеет единицу измерения энергии на градус или энергию на кельвин.При выражении того же явления, что и интенсивное свойство, теплоемкость делится на количество вещества, массы или объема, таким образом, количество не зависит от размера или протяженности образца.

    Скрытая теплота испарения

    Обычно, когда материал меняет фазу с твердой на жидкую или с жидкости на газ, в это изменение фазы вовлекается определенное количество энергии. В случае перехода жидкой фазы в газовую, это количество энергии известно как энтальпия парообразования (символ ∆H vap ; единица: Дж), также известная как (скрытая) теплота испарения или теплота испарения. испарение.В качестве примера посмотрите рисунок, на котором показаны фазовые переходы воды.

    Скрытая теплота — это количество тепла, добавляемого к веществу или отводимого от вещества, чтобы вызвать изменение фазы. Эта энергия разрушает межмолекулярные силы притяжения, а также должна обеспечивать энергию, необходимую для расширения газа ( pΔV работают ). При добавлении скрытого тепла изменение температуры не происходит. Энтальпия парообразования является функцией давления, при котором происходит это преобразование.

    Скрытая теплота плавления

    В случае перехода твердой фазы в жидкую, изменение энтальпии, необходимое для изменения ее состояния, известно как энтальпия плавления (обозначение ∆H fus ; единица: Дж), также известная как (скрытая) теплота плавления. .Скрытая теплота — это количество тепла, добавляемого к веществу или отводимого от него для изменения фазы. Эта энергия разрушает межмолекулярные силы притяжения, а также должна обеспечивать энергию, необходимую для расширения системы ( pΔV работают ).

    Жидкая фаза имеет более высокую внутреннюю энергию, чем твердая фаза. Это означает, что энергия должна быть передана твердому телу, чтобы расплавить его, и энергия высвобождается из жидкости, когда она замерзает, потому что молекулы в жидкости испытывают более слабые межмолекулярные силы и, следовательно, имеют более высокую потенциальную энергию (своего рода энергия диссоциации связи для межмолекулярных сил).

    Температура, при которой происходит фазовый переход, составляет , точка плавления .

    При добавлении скрытой теплоты изменение температуры не происходит. Энтальпия плавления является функцией давления, при котором происходит это преобразование. Условно предполагается, что давление составляет 1 атм (101,325 кПа), если не указано иное.

    Углерод — Свойства

    Элемент Углерод
    Атомный номер 6
    Символ С
    Категория элемента Неметалл
    Фаза на STP Цельный
    Атомная масса [а.е.м.] 12.0107
    Плотность при стандартном давлении [г / см3] 2,26
    Электронная конфигурация [He] 2с2 2п2
    Возможные состояния окисления + 2,4 / -4
    Сродство к электрону [кДж / моль] 153,9
    Электроотрицательность [шкала Полинга] 2,55
    Энергия первой ионизации [эВ] 11,2603
    Год открытия неизвестно
    Первооткрыватель неизвестно
    Тепловые свойства
    Точка плавления [шкала Цельсия] 3367
    Точка кипения [шкала Цельсия] 4827
    Теплопроводность [Вт / м · К] 129
    Удельная теплоемкость [Дж / г К] 0. 71
    Теплота плавления [кДж / моль]
    Теплота испарения [кДж / моль] 355,8



    Удельная теплоемкость материалов

    Таблица удельной теплоемкости

    Удельная теплоемкость материалов от воды до урана указана ниже в алфавитном порядке.
    Ниже этой таблицы представлена ​​версия изображения для просмотра в автономном режиме.

    9015 9015

    100

    9015 9015 9015 9015 9015 Стекло

    9015 9015 9015 9015 9015 9015

    9015 9015

    9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015

    9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015

    Материал Дж / кг.K БТЕ / фунт-фут ° F Дж / кг. ° C кДж / кг. K
    Алюминий 887 0,212 887 0,887
    0,21854 915 0,915
    Кость 440 0,105 440 0,44
    Бор 0,44 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 0. 220 920 0,92
    Кирпич 841 0,201 841 0,841
    Чугун 554 9015 9015 9015 9015 9015 9015 0,210 878 0,878
    Уголь 1262 0,301 1262 1,262
    Кобальт 420 420 420 0,42
    Бетон 879 0,210 879 0,879
    Медь 0,189 792 0,792
    Золото 130 0,031 130 0,13
    Гранит 774 0.185 774 0,774
    Гипс 1090 0,260 1090 1,09
    Гелий 5192 3,415 14300 14,3
    Лед 2090 0,499 2090 2,09
    Железо 462 0. 110 462 0,462
    Свинец 130 0,031 130 0,13
    Известняк 806 0,193 9015 9015 литий 9015 9015 9015 9015 9015 Литий 9015 9015 9015 9015

    0,855 3580 3,58
    Магний 1024 0,245 1024 1,024
    Мрамор 832 0.199 832 0,832
    Меркурий 126 0,030 126 0,126
    Азот 1040 0,248 9015 9015 9015 9015 9015 9015 0,568 2380 2,38
    Кислород 919 0,219 919 0,919
    Платина 150 150 0.036 150 0,15
    Плутоний 140 0,033 140 0,14
    Кварцит 1100 0,479 2005 2,005
    Соль 881 0,210 881 0,881
    Песок 780 0. 186 780 0,78
    Песчаник 740 0,177 740 0,74
    Кремний 710 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015

    0,056 236 0,236
    Почва 1810 0,432 1810 1,81
    Нержавеющая сталь 316 468 0.112 468 0,468
    Пар 2094 0,500 2094 2,094
    Сера 706 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015

    0,028 118 0,118
    Олово 226 0,054 226 0,226
    Титан 521 0.124 521 0,521
    Вольфрам 133 0,032 133 0,133
    Уран 0,117 490 0,49
    Вода 4187 1.000 4187 4,187
    Цинк 389 0.093 389 0,389

    Таблицы удельной теплоемкости обычных материалов [/ caption]

    Предыдущая статьяЦель градиренСледующая статьяЧто сейчас? Основы электричества

    Как определить температуру вашего угольного гриля — Практическое руководство

    Поддерживать постоянную температуру в угольном гриле — непростая задача. Погода, размер гриля и топливо, которое вы используете — древесный уголь (показанный здесь) горит на целых 300 ° F горячее, чем стандартные брикеты, — все это влияет на силу огня.Но у вас есть некоторый контроль над тем, насколько горячий ваш огонь, когда вы начинаете готовить. Это важно, так как самая большая ошибка, которую делают грильщики, — слишком рано начинать готовить. Для большинства видов прямого приготовления вам нужен средний огонь, хотя для котлет и гамбургеров лучше использовать более сильный огонь. Рыба и овощи требуют более мягкого среднего огня.

    Независимо от того, что вы готовите, подождите, пока пламя погаснет, прежде чем начинать. Активное пламя означает, что уголь все еще горит и выделяет изрядное количество дыма.На этом этапе не только пламя обуглится снаружи, но не приготовит внутреннюю часть, но и дым наполнится несгоревшими частицами топлива, которые сделают вашу пищу похожей на дымный пепел. (Стандартные брикеты из древесного угля также выделяют много нездоровых паров и химических запахов при воспламенении).

    На таком очень горячем огне можно поджарить стейки. Ищите слой белого пепла над раскаленными красными углями. Если много углей желто-коричневого цвета, огонь средний. Перед тем, как готовить, проверьте еще раз с помощью «ручного теста».

    Оцените готовность пожара глазами и руками. После того, как пламя утихнет и раскаленные угли покроются легким раскаленным пеплом (иногда пламя все еще может вспыхивать), огонь становится самым горячим. В этот момент установите решетку на место, чтобы она нагрелась; еда прилипает к холодному грилю. Кроме того, поскольку скорость приготовления в значительной степени зависит от того, насколько далеко еда находится от углей, вам потребуется установить решетку для определения температуры приготовления. Горячий уголь горит при температуре выше 2000 ° F, но достаточно небольшого расстояния (от 2 до 6 дюймов), чтобы смягчить этот ужасный жар до более приемлемых температур приготовления.Поверхность для готовки на стандартном гриле чайника находится примерно в 4 дюймах от углей; другие типы грилей позволяют поднимать и опускать варочную поверхность по своему усмотрению.

    Лучшим тестом является «ручной тест» (метод см. В таблице ниже). Если жара заставит вас немедленно убрать руку, у вас будет очень горячий огонь — более горячий, чем у любого обычного кухонного жаровни. Для менее горячего огня подождите 8–10 минут и повторите попытку. Когда угли остынут до среднего, светящиеся красные частицы станут менее заметными, а многие угли станут желто-коричневыми.

    Насколько горячий у вас гриль?

    Чтобы проверить температуру, подержите вытянутую ладонь на дюйм или два над решеткой. Время, в течение которого вы можете выдержать огонь, говорит вам, насколько горячий гриль. Тот же тест можно использовать для газовых грилей.

    Time Palm
    можно держать над грилем
    Гриль
    нагрев
    Диапазон температур
    менее 1 секунды очень жарко более 600 ° F
    1-2 секунды горячий от 400 ° до 500 ° F
    3-4 секунды средний от 350 ° до 375 ° F
    5-7 секунд средний-низкий от 325 до 350 ° F

    Каждая стадия нагрева длится от 8 до 12 минут, но несколько уловок могут продлить время.Огонь, построенный из древесины твердых пород, остывает медленнее. Большой толстый слой углей лучше удерживает тепло, чем маленький или разреженный слой. Накрытие чайника-гриля замедлит горение или охлаждение огня (оставьте нижние вентиляционные отверстия немного открытыми, чтобы огонь продолжался). Без крышки большой огонь останется достаточно горячим, чтобы готовить на нем в течение 30–45 минут, хотя он будет постепенно остывать; накрытие гриля продлит это время до часа.

    9 c Удельная теплоемкость древесного угля 071 кДжкг · K Теплота сгорания> 29288 кДж · кг при T

    атомыr (:, 3)
    = атомыr (:, 1)
    .*
    атомыr (:, 2);
    // масса
    из
    реагент
    на
    100
    кг
    из
    топливо
    14
    атомыr (:, 4)
    = атомыr (:, 3) / 100;
    // масса
    из
    реагент
    на
    единица измерения
    масса
    из
    топливо
    ее = (0,3 / 14 + a
    *
    (1 + пр.)
    *
    0,79
    *
    2) / 2;
    16
    atomsp =

    d
    ее
    бывший
    *
    а
    3. 7] ’;
    //количество
    из
    вещество
    за
    CO2,
    h3O,
    N2,
    O2 и зола
    в
    то
    товары
    с
    избыток
    воздуха
    nameprod =
    [”Co2”
    ”H3o”
    ”N2”
    ”O2”
    «пепел» ] ;
    //
    горение
    товары
    18
    namereact =
    [ » топливо »
    » воздуха » ] ;
    // имена
    из
    реагенты
    nameall =
    [nameprod
    namereact];
    // список
    из
    все
    реагенты
    и
    товары
    20
    cpdata = 10 3
    *
    [0.838
    1. 3 3 6;
    // CO2
    1,862
    2. 6 5 1;
    // h3O
    22
    1.04
    1. 2 5 2;
    // N2
    0,917
    1. 0 9;
    // O2
    24
    0,71
    0. 7 1;
    //Пепел
    0,71
    0,71
    // топливо
    26
    1.04
    1. 2 5 2;
    //Воздуха ,
    предполагается
    одно и тоже
    в качестве
    который
    из
    N2
    ];
    // s p e c f i c
    высокая температура
    из
    каждый
    товар
    в
    298
    и
    1580
    Кельвин
    соответственно
    28
    tempdata = [298
    1 5 8 0];
    // температуры
    в
    который
    то
    cps
    находятся
    s p e c i f i e d
    molarmass = [44
    18
    28
    32
    1] ’;
    // моляр
    масса
    из
    то
    товары
    30
    атомсп (:, 2)
    = молярная масса;
    атомсп (:, 3)
    = atomsp (:, 1)
    .
    *
    atomsp (:, 2);
    // масса
    из
    товары
    на
    100
    кг
    из
    топливо
    32
    атомсп (:, 4)
    = atomsp (:, 3) / 100;
    // масса
    из
    товары
    на
    единица измерения
    масса
    из
    топливо
    massprod = atomsp (:, 4)
    34
    // (С).Определение
    из
    а г я а б а т я в
    пламя
    температура
    т р е а к т
    = 30 + 273;
    // исходный
    темп
    из
    реагенты
    36
    tto = 298;
    // ссылка
    температура
    t2 = 1000;
    // исходный
    оценивать
    из
    а г я а б а т я в
    пламя
    темп
    38
    т я н я т
    знак равно
    [т р е ак т
    тто
    t2]
    т о л
    = 1
    *
    10ˆ (

    4);
    // толерантность
    40
    t2x =
    [t2];
    // i n i t i a l i s e
    изменить = 1000;
    42
    dho =

    29288
    *
    10 3;
    // энтальпия
    из
    горение
    в
    Джоуля
    на
    кг
    massreact =
    [1
    raf2] ’;
    // масса
    из
    реагент
    на
    единица измерения
    масса
    из
    топливо
    44
    [tflameold,
    я т е р,
    тавитер
    cpi, micpi] =
    температура пламени (t i n i t,
    nameall, namereact,
    nameprod,
    cpdata, временные данные,
    massreact

    Джон Далтон

    Джон Далтон

    Джон Далтон (1766-1844)

    Новая система химической философии

    [выдержки], (Манчестер, 1808 г.) [из факсимильного издания (Лондон: Доусон)]

    Гл.I. Тепло или калорийность

    Наиболее вероятное мнение о природе калорийности состоит в том, что они представляют собой очень тонкую эластичную жидкость, частицы которой отталкиваются друг от друга, но притягиваются всеми другими телами.

    Когда все окружающие тела имеют одну температуру, тогда приложенное к ним тепло находится в состоянии покоя; Абсолютные количества тепла в любых двух телах в этом случае не равны, независимо от того, берем ли мы тела равного веса или одинаковой массы. Каждый вид материи имеет свое особое сродство к теплу, из-за чего ему требуется определенная часть жидкости, чтобы находиться в равновесии с другими телами при определенной температуре.Если бы полных количеств теплоты в телах равного веса или объема, или даже относительные количества были точно определены для любой температуры, числа, выражающие эти количества, составили бы таблицу удельной теплоты , аналогичную таблице с удельным весом и будет важным приобретением для науки. Попытки такого рода предпринимались с очень большим успехом.

    Могут ли удельные теплоты, полученные таким образом для одной температуры, выражать отношение при любой другой температуре, пока тела сохраняют свою форму, — вопрос определенного момента.Судя по проведенным до сих пор экспериментам, почти нет сомнений в том, что это так; но, возможно, правильнее вывести удельную теплоемкость тел из равных масс , чем из равных масс . Совершенно очевидно, что оба метода не дадут абсолютно одинаковых результатов, потому что расширение различных тел при равных приращениях температуры не одинаково. Но прежде чем этот предмет можно будет серьезно рассмотреть, мы должны сначала определить, что подразумевается под словом температура.

    РАЗДЕЛ 4. ТЕОРИЯ УДЕЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ УПРУГИХ ЖИДКОСТЕЙ.

    Поскольку предыдущий раздел был напечатан, я потратил некоторое время на рассмотрение состава эластичных жидкостей с учетом тепла. На уже полученные результаты нельзя полагаться; тем не менее, трудно представить и провести эксперименты, менее исключительные, чем эксперименты Кроуфорда. Однако чрезвычайно важно получить точную удельную теплоемкость эластичных жидкостей, потому что с этим тесно связаны явления горения и тепла в целом, а следовательно, большая часть химического воздействия.

    Говоря о неопределенности результатов Кроуфорда о теплоемкости упругих жидкостей, не следует понимать, что все они имеют одинаковое значение. Повторяющиеся эксперименты с теплотой, выделяемой при сгорании водорода, в ходе которых было обнаружено, что 11 мер смешанных газов при сжигании электричеством нагревают 20,5 мер воды на 2 ° 0,4 (стр. 263) в среде. очень значительная точность, и поэтому имеют право на кредит. Сравнительная теплота атмосферного воздуха и воды, основанная на соблюдении почти 1/4 градуса температуры, вероятно, не очень далека от истины; но очень небольшая разница в теплотах, передаваемых равными объемами кислорода, водорода, углекислоты, азотного газа и обычного воздуха, вместе с большой важностью этих различий в расчетах, делают результаты очень неопределенными.Он справедливо отмечает, что если мы предположим, что теплота, передаваемая равными объемами этих газов, одинакова, это не повлияет на его доктрину. Его характер неизбежно привел его к высокой оценке теплоты кислорода по сравнению с равным весом углекислоты и водяного пара, а также азотного газа или флогистированного воздуха, как его тогда называли, исходя из идеи, что он противоположен кислороду. или дефлогистированный воздух. Действительно, его выводы относительно азотического газа не согласуются с его экспериментами: он не использует эксперименты 12 и 13, которые являются единственными прямыми экспериментами для этой цели, но он выводит теплоту азотического газа из наблюдаемой разницы между кислородом и общий воздух.В результате он вдвое меньше обычного воздуха; тогда как с 13-го эксперимента между ними почти не было замечено какой-либо ощутимой разницы. Он, по всей вероятности, сильно недооценил это; но его ошибки в этом отношении, какими бы они ни были, не влияют на его систему.

    Если учесть, что все упругие жидкости одинаково расширяются под действием температуры, а жидкости и твердые тела не являются таковыми, может показаться, что общий закон влияния упругих жидкостей на тепло должен быть более легко выводимым и более простым, чем закон для жидкости или твердые вещества.- Есть три предположения относительно упругих жидкостей, которые заслуживают обсуждения.

    1. Одинаковая масса эластичных жидкостей может иметь одинаковое количество тепла при одинаковых условиях температуры и давления.

    Справедливость этого предположения опровергается несколькими фактами: кислород и водород при их соединении выделяют много тепла, хотя и образуют пар, на упругой жидкости того же веса, что и элементы, составляющие его. Азотистый газ и кислород соединяются при одинаковых обстоятельствах.Углекислота образуется при объединении древесного угля, вещества с низкой удельной теплоемкостью, с кислородом; выделяется много тепла, которое в основном должно происходить от кислорода; если тогда древесный уголь будет содержать мало тепла и кислород, связанный с ним, будет уменьшен, углекислота должна будет намного уступать по теплоте кислородсодержащему газу с таким же весом.

    2. Равные объемы эластичных жидкостей могут иметь одинаковое количество тепла при одинаковом давлении и температуре.

    Это кажется более правдоподобным; уменьшение объема при превращении смеси кислорода и водорода в пар может быть вызвано пропорциональным уменьшением абсолютного тепла; то же самое можно сказать о смеси азотистого газа и кислорода.Мельчайшие различия, наблюдаемые Кроуфордом, возможно, были неточностями, вызванными сложностью его экспериментов. — Но есть и другие соображения, делающие это предположение крайне маловероятным, если они не опровергают его полностью. Угольная кислота содержит собственное количество кислорода; поэтому тепло, выделяемое при его образовании, должно быть в точности равным всему теплу, которое ранее содержалось в древесном угле при этом предположении; но теплота от сжигания одного фунта древесного угля кажется, по крайней мере, равна теплоте от сжигания количества водорода, достаточного для производства одного фунта воды, и это последнее равно или больше тепла, удерживаемого вода, потому что пар почти вдвое превышает плотность эластичной смеси, из которой он производится; из этого следует, что древесный уголь должен иметь такую ​​же удельную теплоемкость, что и вода, тогда как он составляет лишь около 1/4 ее.Если бы это предположение было верным, удельная теплоемкость упругих жидкостей равного веса была бы обратно пропорциональна удельному весу. — Если бы пар или водяной пар были представлены цифрой 1, кислород был бы 0,64, водород 8,4, азот 0,72 и угольная кислота 0,46. — Но это предположение несостоятельно.

    3. Количество тепла, принадлежащее основным частицам всех упругих жидкостей, должно быть одинаковым при одинаковом давлении и температуре.

    Очевидно, что количество элементарных частиц молекул в данном весе или объеме одного газа не такое же, как в другом: если бы равные доли азотического и кислородсодержащего газов были смешаны и могли быть мгновенно объединены химически, они бы образовали почти две меры закиси азота, имеющие тот же вес, что и две исходные меры; но количество элементарных частиц могло быть самое большее половиной того, что было до объединения.Поэтому, вероятно, не существует двух упругих жидкостей с одинаковым количеством частиц, будь то в одном объеме или с одинаковым весом. Предположим, что данный объем любой эластичной жидкости состоит из частиц, каждая из которых окружена атмосферой тепла, отталкивающего друг друга через среду этих атмосфер, и находится в состоянии равновесия под давлением постоянной силы, такой как земная атмосфера, в том числе при температуре окружающих тел; предположим далее, что в результате некоторого внезапного изменения каждая малекула [sic] воздуха была наделена более сильным сродством к теплу; спросить, какие изменения произойдут в результате этого последнего предположения? Единственный ответ, который можно дать, как мне кажется, таков.- Частицы будут конденсировать свои соответствующие атмосферы тепла, благодаря чему их взаимное отталкивание будет уменьшаться, и поэтому внешнее давление будет вызывать пропорциональную конденсацию в объеме воздуха: ни увеличения, ни уменьшения количества тепла вокруг каждой малекулы. , или вокруг всего, будет иметь место. Таким образом, демонстрируется истинность предположения, или, как его теперь можно назвать, суждения.

    Corol. 1. Удельная теплоемкость равных весов любых двух упругих жидкостей обратно пропорциональна весу атомов или молекул.

    2. Удельная теплоемкость равных объемов упругих жидкостей прямо равна их удельному весу и обратно пропорциональна весу их атомов.

    3. Те упругие жидкости, атомы которых наиболее конденсированы, обладают самым сильным притяжением тепла; большее притяжение тратится на накопление большего количества тепла в данном пространстве или объеме, но не увеличивает количество тепла вокруг какого-либо отдельного атома.

    4. Когда два эластичных атома объединяются в результате химического сродства с образованием одного эластичного атома, половина их тепла выделяется.Когда трое объединяются, то две трети их тепла отключаются и т. Д. И вообще, когда m упругих частиц за счет химического соединения становятся n; отдаваемое тепло относится к удерживаемому теплу, как m-n относится к n.

    Одно возражение против этого предложения, возможно, было бы уместно снять: будет сказано, что увеличение удельного притяжения каждого атома должно производить на систему тот же эффект, что и увеличение внешнего давления. Это последнее, как известно, выражает или выделяет некоторое количество абсолютного тепла; поэтому первые должны делать то же самое.Этот вывод следует признать; и он имеет тенденцию устанавливать истинность предыдущего предложения. Согласно моим предыдущим экспериментам, тепло, выражаемое удвоением плотности любой упругой жидкости, составляет около 50 °; это тепло не так много, как сотая часть от целого, как будет показано ниже, и поэтому не оказывает существенного влияния на удельную теплоемкость: это, по-видимому, всего лишь промежуточное тепло между небольшими глобулярными молекулами воздуха, и вряд ли может быть считается, что он принадлежит им, потому что он также находится в вакууме космоса, лишенного воздуха, что доказывает повышение температуры при впуске воздуха в вакуум.

    Прежде чем мы сможем применить эту доктрину для определения теплоемкости упругих жидкостей, мы должны сначала установить относительный вес их элементарных частиц. Предполагая в настоящее время то, что будет доказано ниже, что если вес атома водорода равен 1, то вес кислорода будет 7, азот 5, азотистый газ 12, закись азота 17, угольная кислота 19, аммиачный газ 6, карбюраторный водород 7. олефиантный газ 6, азотная кислота 19, оксид углерода 12, сероводород 16, соляная кислота 22, водный пар 8, эфирный пар 11 и спиртовой пар 16; у нас будет удельная теплоемкость нескольких эластичных жидкостей, как в следующей таблице.Чтобы сравнить их с теплоемкостью воды, мы далее примем удельную теплоемкость воды и пара равной от 6 до 7 или от 1 до 1,166.

    Таблица удельных теплоемкостей эластичных жидкостей.
    Водород 9,382 Олефиантный газ 1,555
    Azote 1,866 Азотная кислота 0,491
    Кислород 1,333 Оксид углерода .777
    Атмос. воздух 1,759 Сульф. водород .583
    Азотистый газ .777 Соляная кислота .424
    Закись азота .549 Водяной пар 1,166
    Угольная кислота .491 Эфир. пар .848
    Аммон. газ 1.555 Спирт. пар .586
    Карб. водород 1,333 Вода 1.000

    Посмотрим, насколько эти результаты соответствуют опыту. Примечательно, что тепло обычного воздуха исходит почти так же, как Кроуфорд нашел его экспериментально; кроме того, водород превосходит все остальные, как он определил; но кислород намного ниже, а азот выше. Однако это изменение никак не повлияло на принципы учения Кроуфорда об животном тепле и горении.Помимо причины думать, что азот был оценен слишком низко, мы видим из таблицы на стр. 62, что аммиак, соединение водорода и азота, имеет более высокую удельную теплоемкость, чем вода, аналогичное соединение водорода и кислорода.

    В целом, насколько мне известно, не существует какого-либо установленного факта относительно удельной теплоты тел, упругих или жидких, который противоречил бы приведенной выше таблице; и следует надеяться, что некоторый принцип, аналогичный принятому здесь, вскоре может быть распространен на твердые и жидкие тела в целом.


    Вернуться к списку избранных исторических документов.
    Вернуться к началу классической химии.

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

    Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
      Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
      браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
      Вы должны отключить приложение при входе в систему или уточнить у системного администратора.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
    потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
    не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
    остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

    Назначение: изменение энтальпии, энергии и температуры

    Выполните следующие задачи по термохимии — покажите всю свою работу, когда вы составляете уравнения и выполняете вычисления.

      1. Рекламный обед Трэвиса Скотта в McDonald’s содержал [латекс] 1180 [/ latex] калорий (обратите внимание на заглавную букву — это указывает на калорийность питания). Найдите количество энергии в Джоулях.
      2. A [латекс] 9,00 [/ латекс] самородок чистого золота поглощает [латекс] 276 [/ латекс] Дж тепла.{\ circ} [/ латекс] К. Какой объем воды в емкости? Удельная теплоемкость серебра [латекс] 0,235 [/ латекс] Дж / (г ° C).
      3. NSU Chemistry 101L class провел эксперимент, в котором определенное количество [латекса] \ text {NaOH} [/ latex] растворено в воде внутри калориметра с пеной. Студент собирал данные на протяжении всего эксперимента. Вычислите [латекс] \ Delta \ text {H} [/ latex] для процесса в кДж / моль.
        • Таблица данных эксперимента:

          Масса NaOH + весовая лодка 14.13 г
          Масса весовой лодки 0,70 г
          Масса NaOH
          Масса поролона + вода 109,85 г
          Масса поролонового стакана 10,25 г
          Масса воды
          Начальная температура воды 24,5 ° С
          Конечная температура воды 36,8 ° С
          Изменение температуры (ΔT)
      4. Угольный гриль можно зажечь примерно за минуту.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *