"Энергия топлива. Удельная теплота сгорания"

10. Энергия топлива. Удельная теплота сгорания

Поскольку вся наша жизнь основана на движении, а движение в большинстве своем основано на сгорании топлива, то изучение данной темы весьма важно для понимания темы «Тепловые явления».

После изучения вопросов, связанных с количеством теплоты и удельной теплоемкостью, перейдем к рассмотрению  количества теплоты, выделяемого при сжигании топлива .

Топливо – вещество, которое в некоторых процессах (горение, ядерные реакции) выделяет тепло. Является источником энергии.

Топливо бывает  твердым, жидким и газообразным  .

К твердым видам топлива относят  уголь и торф .

К жидким видам топлива относят  нефть, бензин и другие нефтепродукты .

К газообразным видам топлива относят  природный газ .

Отдельно можно выделить очень распространенное в последнее время  ядерное топливо .

Сгорание топлива – это химический процесс, который является окислительным .

При сгорании атомы углерода  соединяются с атомами кислорода , образуя молекулы. В результате этого выделяется энергия, которую и использует человек в своих целях (рис. 2).

Удельная теплота сгорания топлива

Для характеристики топлива используется такая характеристика, как  теплотворность . Теплотворность показывает, какое количество теплоты выделяется при сгорании  топлива (рис. 3). В физике теплотворности соответствует понятие  удельной теплоты сгорания вещества .

Удельная теплота сгорания – физическая величина, характеризующая топливо, численно равна количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива.

Удельную теплоту сгорания принято обозначать буквой q

Единицы измерения: q =

В единицах измерения отсутствует Сº, так как сгорание топлива происходит практически при неизменной температуре.

Удельная теплота сгорания  определяется

опытным путем с помощью сложных приборов.

Однако для решения задач существуют

специальные таблицы.

Ниже приведем значения удельной теплоты

сгорания для некоторых видов топлива.

Из приведенных величин видно, что при сгорании выделяется огромное количество теплоты, поэтому используются единицы измерения МДж (мегаджоули) и ГДж (гигаджоули).

Из этой таблицы видно, что наибольшей является удельная теплота сгорания водорода, она равна 120 МДж/м³. Это значит, что при полном сгорании водорода объёмом 1 м³ выделяется 120 МДж =120⋅ Дж энергии.

Водород — один из высокоэнергетических видов топлива. Кроме того, продуктом сгорания водорода является обычная вода, в отличие от других видов топлива, где продуктами сгорания являются углекислый и угарный газы, зола и топочные шлаки. Это делает водород экологически наиболее чистым топливом.

Однако газообразный водород взрывоопасен. К тому же он имеет самую малую плотность в сравнении с другими газами при равной температуре и давлении, что создаёт сложности со сжижением водорода и его транспортировкой.

Количество теплоты при сгорании топлива

Для вычисления количества теплоты, которое выделяется при сгорании топлива, используется следующая формула:

Где m – масса топлива, кг

q- удельная теплота сгорания топлива, дж/кг

Или

Где V – объем топлива.

Заключение

В заключении заметим, что большая часть топлива, которое используется человечеством, запасена с помощью солнечной энергии. Уголь, нефть, газ – все это образовалось на Земле благодаря воздействию Солнца