Энергия топлива удельная теплота сгорания интересные факты

Энергия топлива

Всем известно, что в нашей жизни огромную роль играет использование топлива. Топливо применяют практически в любой отрасли современной промышленности. Особенно часто применяется топливо, полученное из нефти: бензин, керосин, соляр и другие. Также применяют горючие газы (метан и другие).

Откуда берется энергия у топлива

Известно, что молекулы состоят из атомов. Для того, чтобы разделить какую либо молекулу (например, молекулу воды) на составляющие её атомы, требуется затратить энергию (на преодоление сил притяжения атомов). Опыты показывают, что при соединении атомов в молекулу (это и происходит при сжигании топлива) энергия, напротив, выделяется.

Как известно, существует ещё и ядерное топливо, но мы не будем здесь говорить о нём.

При сгорании топлива выделяется энергия. Чаще всего это тепловая энергия. Опыты показывают, что количество выделившейся энергии прямо пропорционально количеству сгоревшего топлива.

Удельная теплота сгорания

Для расчёта этой энергии используют физическую величину, называемую удельная теплота сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива показывает, какая энергия выделяется при сгорании единичной массы топлива.

Её обозначают латинской буквой q. В системе СИ единица измерения этой величины Дж/кг. Отметим, что каждое топливо имеет собственную удельную теплоту сгорания. Эта величина измерена практически для всех видов топлива и при решении задач определяется по таблицам.

Например, удельная теплота сгорания бензина 46 000 000 Дж/кг, керосина такая же, этилового спирта 27 000 000 Дж/кг. Нетрудно понять, что энергия, выделившаяся при сгорании топлива, равна произведению массы этого топлива и удельной теплоты сгорания топлива:

Q = q*m

Рассмотрим примеры

Рассмотрим пример. 10 граммов этилового спирта сгорело в спиртовке за 10 минут. Найдите мощность спиртовки.

Решение. Найдём количество теплоты, выделившееся при сгорании спирта:

Q = q*m; Q = 27 000 000 Дж/кг * 10 г = 27 000 000 Дж/кг * 0,01 кг = 270 000 Дж.

Найдём мощность спиртовки:

N = Q / t = 270 000 Дж / 10 мин = 270 000 Дж / 600 с = 450 Вт.

Рассмотрим более сложный пример.Алюминиевую кастрюлю массой m1, заполненную водой массой m2, нагрели с помощью примуса от температуры t1 до температуры t2 (00С
Предыдущая тема: Удельная теплоёмкость: расчет количества теплоты
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspСтудент или преподаватель? Кого выбрать? — Nado5.ru

Все неприличные комментарии будут удаляться.

Презентация по физике на тему «Энергия топлива. Удельная теплота сгорания топлива»

Для дошкольников и учеников 1-11 классов

Рекордно низкий оргвзнос 25 Р.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Альберт Энштейн Разум, однажды расширивший свои границы, никогда не вернется в прежние.

Тема урока: Энергия топлива. Удельная теплота сгорания.

Домашнее задание Повторить §10. Вопросы в конце параграфа. Записи в тетради. Упражнение №5

Топливо – горючее вещество, которое дает тепло и является источником энергии твердым жидким газообразным Уголь, торф нефть, бензин природный газ и другие нефтепродукты

Виды топлива Отдельное место занимает ядерное топливо

Чем отличается единица измерения удельной теплоты сгорания топлива (q) от удельной теплоемкости вещества (c)?

Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива

Количество теплоты выделяемое при сгорании топлива Q = q·m [Дж]

КПД нагревателя – величина, показывающая какую часть составляет полезно используемая теплота от всей выделившейся теплоты при сгорании топлива

Вопросы для закрепления

Задачи При полном сгорании сухих дров выделилось 5 мДж энергии. Какая масса дров сгорела? Сколько теплоты выделится при полном сгорании керосина объем которого 2л?

Задачи Удельная теплота сгорания бензина в 1,7 раза превышает удельную теплоту сгорания спирта. Означает ли это, что при сгорании 1л бензина выделяется в 1,7 раза большее количество теплоты, чем при сгорании 1л спирта?

Задачи На спиртовке нагрели 200г воды от 15°С до 75°С. При этом сгорело 6г спирта. Какую часть составляет количество теплоты, использованное на нагревание воды, от того количества теплоты, которое выделилось при сгорании спирта?

Чтобы скачать материал, введите свой E-mail, укажите, кто Вы, и нажмите кнопку

Нажимая кнопку, Вы соглашаетесь получать от нас E-mail-рассылку

Если скачивание материала не началось, нажмите еще раз «Скачать материал».

Данна презентация разработана к уроку физике: «Энергия топлива. Удельная теплота сгорания топлива».

Цель урока: Сформировать понятие об энергии топлива. Рассмотреть физические основы горения веществ. Обеспечить понимание учащимися физической сути удельной теплоты сгорания топлива.

1. Образцы различных видов топлива;

2.Нагревание воды при сгорании сухого или жидкого горючего в горелке.

Данная презентация содержит таблицу удельной теплоты сгорания некоторых веществ, знакомит обучающихся с формулой нахождения количества теплоты, выделяемого при сгорании топлива, а также вопросы и задачи для закрепления изученного материала.

Энергия топлива. Удельная теплота сгорания

«Чтобы согреть других, свеча должна сгореть»

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

Задачи урока:

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

      Природный газ – газообразное.

      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

      Конспект урока: Энергия топлива. Удельная теплота сгорания.

      Идёт приём заявок

      Подать заявку

      Для учеников 1-11 классов и дошкольников

      Конспект урока: Энергия топлива. Удельная теплота сгорания.

      Тип урока: изучение нового материала.

      познакомить учащихся с новыми физическими величинами «энергия топлива», «удельная теплота сгорания».

      Образовательная – сформировать понятие о физических величинах энергия топлива и удельная теплота сгорания, единицах измерения давления; осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений, интересными формами урока способствовать усвоению основного материала.

      Развивающая – развитие умений наблюдать, выдвигать гипотезы, формировать умения выделять главное, сопоставлять, делать выводы; развивать речь, совершенствовать интеллектуальные способности; решать тренировочные задачи.

      Воспитательная – способствовать привитию культуры умственного труда, создать условия для повышения интереса к изучаемому материалу.

      уметь формулировать понятия энергия топлива, у/т сгорания;

      знать единицы измерения данных понятий;

      наблюдать и описывать физические явления;

      уметь записывать формулу для вычисления энергии топлива;

      уметь словесно интерпретировать формулу для вычисления количества теплоты, выделяющейся при сгорании топлива;

      понимать физический смысл данных величин;

      уметь рассчитывать энергию топлива;

      формирование целостной научной картины мира;

      овладение умениями формулировать гипотезы, оценивать полученные результаты;

      формирование личностного смысла обучения;

      формирование целостного мировоззрения;

      самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений.

      Оборудование: учебник, тетрадь, доска, мел, проектор, ПК и слайды, тексты задач, свеча, стакан, справочники, листки бумаги

      Приемы и методы

      тест, задание на соответствие, качественные задачи

      Сообщение темы, постановка цели урока, этап «создания» понятия

      целеполагание, опыт, гипотеза, анализ, вывод

      гипотеза, анализ, вывод

      Этап применения нового знания

      Итоги урока. Рефлексия.

      Объяснение домашнего задания

      индивидуальное творческое задание (по выбору)

      Дидактические средства: тест, дидактические карточки, учебная презентация , справочные материалы.

      Приветствие. Определение готовности класса к уроку и отсутствующих на уроке.

      Познавательные УУД: ответы на вопросы учителя в устной и письменной речи; задания тест-контроля; качественные задачи-рисунки. Коммуникативные УУД: оформляют свои мысли в устной и письменной форме; слушают и понимают физический смысл речи других учащихся класса и учителя, формулируют и задают вопросы, совместная работа в парах.

      Регулятивные УУД: учатся высказывать свои предположения (версии); принимают учебную задачу, критически воспринимает оценку.

      1) Разминка — установи соответствие Слайд 2
      3) Тест Слайд 3

      4) Качественные задачи Слайд 4

      Формулирование темы, постановка цели урока и этап «создания» понятия Слайд 1.

      Познавательные УУД: делают выводы, отличая факт от гипотезы, в результате совместной работы класса и учителя; предлагают разнообразные способы решения познавательных задач (анализ, синтез, обобщение в выводах); используют знаково-символьную информацию.

      Личностные УУД: возникает эмоциональный интерес к теме. Коммуникативные УУД: оформляют свои мысли в устной и письменной форме; слушают и понимают речь других, участвуют в эвристической беседе.

      Регулятивные УУД: учатся высказывать свои предположения (версии); принимают учебную задачу; формулируют цель урока.

      Учитель: Решая последнюю задачу, что вы заметили связанное с нашей сегодняшней темой:

      Итак, тема сегодняшнего урока необычная, она связана со многими аспектами нашей жизни. Что подразумевается под понятием топливо? Как вы думаете, почему топливо для нас важно? Что вы знаете из истории…) Слайд 5-7
      Учащиеся: (обсуждают, используя жизненные ситуации, делают вывод) Топливо — это горючие вещества, применяемые с целью получения энергии при их сгорании. При сгорании топлива выделяется значительная энергия, которую используют в быту, промышленности, сельском хозяйстве, на электростанциях, в автомобильном транспорте.
      Учитель: Итак, цель нашего урока…

      – сформировать понятие об энергии топлива;

      – рассмотреть физические основы горения веществ;

      – понять физической суть удельной теплоты сгорания топлива;

      Учитель: Мы с вами на прошлых уроках изучили :

      Ученик: количество теплоты, удельная теплоёмкость.

      Учитель: т.е. вы знакомы с понятием удельная теплоёмкость вещества.

      Учитель: Исходя из того, что вы знаете, предположите, что такое удельная теплота сгорания топлива? Для этого ответьте на вспомогательный вопрос: Все ли виды топлива одинаково эффективны с точки зрения выделения тепла? Приведите примеры. (Предположения учащихся) Давайте выясним, чьё предположение верно. Вывод учащихся.

      V . Мотивационный этап

      Познавательные УУД: выдвигают гипотезы, делают выводы, отличая факт от гипотезы, в результате совместной работы класса и учителя; используют знаково-символьную информацию.

      Личностные УУД: поддерживается живой интерес.

      Коммуникативные УУД: оформляют свои мысли в устной и письменной форме; слушают и понимают речь других, участвуют в обсуждении гипотез, высказывают свои мысли.

      Регулятивные УУД: учатся высказывать свои предположения (версии); принимают учебную задачу; критически воспринимают информацию учителя или товарища, содержащую анализ сущности изучаемого.

      Опыт: горение свечи, накрытие пустым стаканом свечи

      Учитель: почему потухла свеча?
      Ученик: При горении происходит соединение элементов с кислородом и образование новых веществ, новых молекул, т.е. горение связано с разрушением одних молекул и образованием других.

      Учитель: А из молекулярно – кинетической теории мы знаем, что … Слайд 8

      Ученик: Т.е. для разделения молекул на атомы нужно преодолеть силы притяжения, а, следовательно, совершить работу , затратить энергию . Слайд 9
      Учитель: А когда атомы углерода соединяются с атомами кислорода, то образуются молекулы углекислого газа. Кинетическая энергия этих молекул оказывается больше, чем у исходных частиц. Увеличение кинетической энергии молекул в процессе горения и называют выделением энергии. При соединении атомов в молекулы энергия, выделяется.
      По агрегатному состоянию (А какие агрегатные состояния вы знаете?) и топливо может быть и твердым, и жидким, и газообразным.

      VI . Этап «создания» нового знания

      Коммуникативные УУД: оформляют свои мысли в устной и письменной форме; слушают и понимают речь других.

      Познавательные УУД: делают выводы в результате совместной работы класса и учителя; ориентируются на разнообразие способов решения познавательных задач.

      Регулятивные УУД: учатся высказывать свои предположения (версии); принимают учебную задачу; критически воспринимают оценку.

      Учитель: По агрегатному состоянию (А какие агрегатные состояния вы знаете?)

      Ученик: топливо может быть и твердым, и жидким, и газообразным.

      Записываем в тетрадях

      Классификация топлива Слайд 10

      ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ ПО АГРЕГАТНОМУ СОСТОЯНИЮ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

      Природное (Нефть, Твердое ( уголь, торф, древесина ) В быту, в пром-ти, уголь, газ, торф Жидкое (моторное топливо) в с/х, в автом-ном, ,древесина.) Газообразное ( природный газ ) транспорте,

      Учитель: Слайд 11. Все виды топлива обладают внутренней энергией, которая в них накапливалась многие годы под воздействием солнечного излучения. Важно уметь рассчитывать энергию, которая выделяется при сгорании. Возвращаемся к нашим предположениям об удельной теплоте сгорания вещества. Что вы можете сказать?
      Ученик: (Вывод учащихся)

      Учитель: Слайд 12. Итак, опытным путем определено количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг.
      Эта физическая величина называется удельной теплотой сгорания топлива и обозначается буквой — q. Измеряется удельная теплота сгорания топлива в Дж/кг. Запишем в рабочих тетрадях:

      q — удельная теплота сгорания топлива. Единица измерения — Дж/кг

      Удельная теплота сгорания топлива — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг. В справочниках есть специальные таблицы значений удельной теплоты сгорания топлива. Пример такой таблицы есть у вас в учебнике, откройте страницу 97, и у меня на доске (показать на компьютере таблицу ). Слайд 13
      Вопросы к таблице:
      -Какое вещество имеет самую большую удельную теплоту сгорания?
      -Какое вещество имеет самую маленькую удельную теплоту сгорания?
      -Как понимать: удельная теплота сгорания, например, торфа 1,4·107 Дж/кг
      Учитель : Это значит, что при полном сгорании 1 кг торфа выделяется 1,4·107 Дж энергии.
      Давайте отрепетируем опрос. Говорите только название вещества, например, спирт; а ваш сосед должен сказать: удельная теплота сгорания спирта (проверяем, выучил ли он новую физическую величину) 2,7·107 Дж/кг (проверяем, выучил ли он новую размерность) — это значит, что при полном сгорании 1 кг спирта выделяется 2,7·107 Дж энергии (проверяем, понял ли он ее физический смысл). Попробуйте в парах, называйте друг другу только вещество и слушайте ответ товарища. (Запишите то, что говорил ваш товарищ во вторую таблицу на листе.)

      Этап применения нового знания

      Личностные УУД: понимают ценностные ориентиры и смысл учебной деятельности.

      Регулятивные УУД: работают по предложенному учителем плану.

      Учитель: Мы только что узнали из таблицы, сколько энергии выделяется при сгорании 1 кг топлива.
      Общее количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива массой m кг, вычисляется по формуле (Какой?): Q = qm — запишем в рабочих тетрадях.
      Рассмотрим следующую ситуацию (решим задачи):
      Задача 1: Какое количество теплоты выделится при полном сгорании пороха массой 25 г? (Лукашик № 1037а)

      Дано: Решение:
      m = 0,025 кг Q = qm
      q = 0,38 ·10 7 Дж/кг Q = 0,38 ·10 7 Дж/кг · 0,025 кг = 95·10 3 Дж
      Q — ? Ответ: Q = 95 кДж
      Учитель: Но: (мотивация). Энергия, за счет которой поддерживаются обменные функции нашего организма, выделяется в ходе химических реакций окисления содержащихся в пище углеводов, жиров и белков. В человеческом организме роль горючего, содержащего энергию в аккумулированной и готовой к употреблению форме, играет пища. Разные виды пищи, как и разные виды топлива, содержат различный запас энергии. Слайд 14. (Показать таблицу на компьютере «Удельная теплота сгорания пищевых продуктов»)
      Что и сколько нужно съесть, чтобы компенсировать энергозатраты организма, или, наоборот, сколько нужно потратить энергии после вкусной и плотной трапезы, чтобы не «потолстеть» (не отложить жиры) — вы сегодня и узнаете.

      Вопросы к таблице (приложение 1):
      Какой продукт из представленных имеет самую большую у/т сгорания?
      Какой продукт из представленных имеет самую маленькую у/т сгорания?
      Зная «энергоемкость» пищевых продуктов можно составить разнообразные способы питания для компенсации энергозатрат организма.
      Задача 2: Слайд 15-16 работа в командах (приложение 2):
      Итоги урока. Рефлексия.

      Коммуникативные УУД: строят понятные высказывания для окружающих; строят речевое высказывание в соответствии с поставленными задачами.

      Познавательные УУД: обобщают имеющиеся знания по теме.

      Регулятивные УУД: выделяют и осознают, что уже усвоено и что еще нужно усвоить.

      Синквейн на тему удельная тепла сгорания Слайд 17

      удельная теплота сгорания

      определя ется из справочника

      1. § 30; Лукашик: №№ 1038, 1039(в);

      2. Всем на неделю: запишите виды деятельности, которые вы выполняете в течение дня; вычислите, сколько вам нужно на это энергии. Приложения 3.

      3. Творческое задание на выбор: составьте дневной рацион питания, чтобы энергии хватило на всю вашу деятельность; расчеты по питанию выполните как задачу (все подробно пояснить на примерах и раздать таблицы). Приложения 4.

      Энергия топлива. Удельная теплота сгорания топлива

      Урок 7. Физика 8 класс (ФГОС)

      Конспект урока «Энергия топлива. Удельная теплота сгорания топлива»

      На прошлом уроке мы с вами научились рассчитывать количество теплоты полученное или переданное телами при их непосредственном контакте или в результате конвекции. Однако вы уже знаете, что существует и ещё один вид теплопередачи — это излучение.

      Все вы не раз зажигали дома газовую плиту, чтобы разогреть еду. Или разжигали в походе костёр, чтобы приготовить на нём пищу и согреться прохладным вечером.

      И вам известно, что одним из источников энергии, которая используется в промышленности и сельском хозяйстве, на транспорте и в быту, является топливо. Это, например, природный газ, дрова, торф, уголь, нефть и т. д. При их сгорании происходит выделение необходимой для нужд человека энергии.

      Горение — это химическая реакция, во время которой происходит окисление, сопровождаемое выделением теплоты.

      Выясним за счёт чего при горении выделяется энергия. Вы уже знаете, что молекула любого вещества является достаточно устойчивой конструкцией. И чтобы её разрушить необходимо затратить энергию.

      Но при образовании молекулы из атомов энергия наоборот выделяется.

      Так, например, атомы углерода, содержащиеся в топливе, при горении соединяются с двумя атомами кислорода. В результате такого слияния образуется молекула углекислого газа и выделяется энергия.

      Различные вещества при горении выделяют разное количество теплоты.

      Поэтому энергию, выделяющуюся при сгорании различного вида топлива, принято характеризовать величиной, называемой удельной теплотой сгорания топлива.

      Удельной теплотой сгорания топлива называется физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании одного килограмма топлива.

      Обозначается она буквой «q».

      Единица её измерения: Дж/кг .

      Значение удельной теплоты сгорания топлива определяют экспериментально, с помощью довольно сложных приборов, а потом заносят в таблицу:

      Числовое значение удельной теплоты сгорания показывает, какое количество теплоты выделяется при сгорании 1 кг топлива.

      Например, из таблицы видно, что при сгорании 1 кг газообразного водорода выделяется 120 000 000 Дж теплоты.

      А при сгорании 1 кг пороха — всего 3 800 000 Дж теплоты.

      Очевидно, что если сгорает не 1 кг пороха, а, например, 5 кг, то при его полном сгорании выделиться в 5 раз больше теплоты, то есть 19 000 000 Дж.

      Поэтому в общем случае количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива, равно произведению удельной теплоты его сгорания и массы:

      Задача 1. Сколько сухих дров нужно сжечь, чтобы получить такое же количество теплоты, которое выделяется при сгорании 1 кг природного газа?

      Задача 2. Определите массу спирта, которую нужно сжечь для того, чтобы нагреть 3 л воды на 50 о С. Считать, что вся теплота, выделяемая при сгорании спирта, идёт на нагревание воды.

      Задача 3. Определите массу бурого угля, который надо сжечь, чтобы нагреть воду массой 20 кг от 20 о С до 100 о C. Считать, что на нагревание воды идет 20% теплоты от сгорания топлива.

      Этот видеоурок доступен по абонементу

      У вас уже есть абонемент? Войти

      Рис. 1. Виды топлива

    • 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

    Рис. 2. Образование углекислого газа

    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.

    Рис. 3. Удельная теплота сгорания

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

    Удельную теплоту сгорания принято обозначать буквой . Единицы измерения:

    .

    В единицах измерения отсутствует , 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.

    Теплота сгорания азота. Удельная теплота сгорания топлива и горючих материалов

    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:

    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.

    К веществам органического происхождения относится топливо, которое при горении выделяет определенное количество тепловой энергии. Выработка тепла должна характеризоваться высоким КПД и отсутствием побочных явлений, в частности, веществ, вредных для здоровья человека и окружающей среды.

    Для удобства загрузки в топку древесный материал разрезают на отдельные элементы длиной до 30 см. Чтобы повысить эффективность от их использования, дрова должны быть максимально сухими, а процесс горения – относительно медленным. По многим параметрам для отопления помещений подходят дрова из таких лиственных пород, как дуб и береза, лещина и ясень, боярышник. Из-за высокого содержания смолы, повышенной скорости горения и низкой теплотворности хвойные деревья в этом плане значительно уступают.

    Следует понимать, что на величину показателя теплотворности влияет плотность древесины.

    Это природный материал растительного происхождения, добываемый из осадочной породы.

    В таком виде твердого топлива содержатся углерод и прочие химические элементы. Существует деление материала на типы в зависимости от его возраста. Самым молодым считается бурый уголь, за ним идет каменный, а старше всех остальных типов – антрацит. Возрастом горючего вещества определяется и его влажность, которая в большей степени присутствует в молодом материале.

    В процессе горения угля происходит загрязнение окружающей среды, а на колосниках котла образуется шлак, создающий в определенной мере препятствие для нормального горения. Наличие серы в материале также является неблагоприятным для атмосферы фактором, поскольку в воздушном пространстве этот элемент преобразуется в серную кислоту.

    Однако потребители не должны опасаться за свое здоровье. Производители этого материала, заботясь о частных клиентах, стремятся уменьшить содержание в нем серы. Теплота сгорания угля может отличаться даже в пределах одного типа. Разница зависит от характеристик подвида и содержания в нем минеральных веществ, а также географии добычи. В качестве твердого топлива встречается не только чистый уголь, но и низкообогащенный угольный шлак, прессованный в брикеты.

    Пеллетами (топливными гранулами) называется твердое топливо, созданное промышленным путем из древесных и растительных отходов: стружки, коры, картона, соломы.

    Измельченное до состояния трухи сырье высушивается и засыпается в гранулятор, откуда уже выходит в виде гранул определенной формы. Для добавления массе вязкости применяют растительный полимер – лигнин. Сложность производственного процесса и высокий спрос формируют стоимость пеллетов. Материал используется в специально обустроенных котлах.

    Разновидности топлива определяются в зависимости от того, из какого материала они переработаны:

  • кругляка деревьев любых пород;
  • соломы;
  • торфа;
  • подсолнечной шелухи.
  • Среди преимуществ, которыми обладают топливные гранулы, стоит отметить следующие качества:

  • экологичность;
  • неспособность к деформации и устойчивость к грибку;
  • удобство хранения даже под открытым небом;
  • равномерность и длительность горения;
  • относительно невысокая стоимость;
  • возможность использования для различных отопительных устройств;
  • подходящий размер гранул для автоматической загрузки в специально обустроенный котел.
  • Брикеты

    Брикетами называется твердое топливо, во многом сходное с пеллетами. Для их изготовления используются идентичные материалы: щепа, стружка, торф, шелуха и солома. Во время производственного процесса сырье измельчается и за счет сжатия формируется в брикеты. Этот материал также относится к экологически чистому топливу. Его удобно хранить даже на открытом воздухе. Плавное, равномерное и медленное горение этого топлива можно наблюдать как в каминах и печах, так и в отопительных котлах.

    Рассмотренные выше разновидности экологичного твердого топлива являются хорошей альтернативой получения тепла. В сравнении с ископаемыми источниками тепловой энергии, неблаготворно воздействующими при горении на окружающую среду и являющимися, кроме того, не возобновляемыми, альтернативное топливо имеет явные преимущества и относительно невысокую стоимость, что немаловажно для потребителей некоторых категорий.

    В то же время пожароопасность таких видов топлива значительно выше. Поэтому требуется предпринять некоторые меры безопасности относительно их хранения и использования огнестойких материалов для стен.

    Жидкое и газообразное топливо

    Что касается жидких и газообразных горючих веществ, то ситуация здесь следующая.

    ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ

    У природных газов отсутствует цвет, запах, вкус.

    К основные показателям природных газов относятся: состав, теплота сгорания, плотность, температура горения и воспламенения, границы взрываемости и давление при взрыве.

    Природные газы чисто газовых месторождений в основном состоят из метана (82-98 %) и других углеводородов.

    В составе горючего газа имеются горючие и негорючие вещества. К горючим газам относятся: углеводороды, водород, сероводород. К негорючим относятся: углекислый газ, кислород, азот и водяной пар. Состав их невысок и составляет 0,1-0,3% С0 2 и 1-14% N 2 . После добычи из газа извлекают токсичный газ сероводород, содержание которого не должно превышать 0,02 г/м3.

    Теплота сгорания — это количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 м3 газа. Измеряется теплота сгорания в ккал/м3, кДж/м3 газа. Теплота сгорания сухого природного газа составляет 8000-8500 ккал/м 3 .

    Величина рассчитываемая отношением массы вещества к его же объему называется плотностью вещества. Измеряется плотность в кг/м3. Плотность природного газа полностью зависит от его состава и находится в пределах с = 0,73-0,85 кг/м3.

    Важнейшей особенностью любого горючего газа является жаропроизводительность, т. е. максимальная температура достигаемая при полном сгорании газа, если необходимое количество воздуха для горения точно соответсвует химическим фор­мулам горения, а изначальная температура газа и воздуха равняется нулю.

    Жаропроизводительность природных газов составляет около 2000 -2100 °С, метана — 2043 °С. Действительная температура горения в топках значительно ниже жаропроизводительности и зависит от условий сжигания.

    Температурой воспламенения называется температура топливовоздушной смеси, смесь при которой загорается без источника воспламенения. Для природного газа она находится в пределах 645-700 °С.

    Все горючие газы являются взрывоопасными, способны воспламеняться при открытом огне или искре. Различают нижний и верхний концентрационный предел распространения пламени , т.е. нижнюю и верхнюю концентрацию при которой возможен взрыв смеси. Нижний предел взрываемости газов составляет 3?6 %, верхний 12?16%.

    Газовоздушная смесь, имеющая в составе количество газа:

    до 5 % — не горит;

    от 5 до 15 % — взрывается;

    больше 15 % — горит при подаче воздуха.

    Давление при взрыве природного газа составляет 0,8-1,0 МПа.

    Все горючие газы способны вызывать отравления организма человека. Основными отравляющими веществами являются: окись углерод (СО), сероводород (H 2 S), аммиак (NH 3).

    У природного газа отсутствует запах. Для того чтобы определить утечку газ одоризируют (т.е. придают ему специфический запах). Проведение одоризации осуществляется путем использования этилмеркаптана. Осуществляют одоризацию на газораспределительных станциях (ГРС). При попадании в воздух 1% природного газа начинает ощущаться его запах. Практика показывает, что средняя норма этилмеркаптана для одоризации природного газа, который поступает в городские сети, должна составлять 16 г на 1 000 м3 газа.

    По сравнению с твердым и жидким топливом природный газ выигрывает по многим параметрам:

    Относительная дешевизна, которая объясняется более легким способом добычи и транспорта;

    Отсутствие золы и выноса твердых частиц в атмосферу;

    Высокая теплота сгорания;

    Не требуется подготовки топлива к сжиганию;

    Облегчается труд обслуживающих работников и улучшение санитарно-гигиенических условий его работы;

    Облегчаются условия автоматизации рабочих процессов.

    Из-за возможных утечек через неплотности в соединениях газопровода и в местах присоединения арматуры использование природного газа требует особой внимательности и осторожности. Проникновение в помещение более 20 % газа может привести к удушью, а при наличии его в закрытом объеме от 5 до 15 % может вызвать взрыв газовоздушной смеси. При неполном сгорании образуется токсичный угарный газ СО, который даже при небольших концентрациях приводит к отравлению обслуживающего персонала.

    По своему происхождению природные газы делятся на две группы: сухие и жирные.

    Сухие газы относятся к газам минерального происхождения и находятся в районах, связанных с настоящей или прошлой деятельностью вулканов. Сухие газы состоят почти исключительно из одного метана с ничтожным содержанием балластных составляющих (азота, углекислого газа) и имеют теплотворную способность Qн=7000?9000 ккал/нм3.

    Жирные газы сопутствуют нефтяным месторождениям и скапливаются обычно в верхних пластах. По своему происхождению жирные газы близки к нефти и содержат в своем составе много легко конденсирующихся углеводородов. Теплотворная способность жидких газов Qн=8000-15000 ккал/нм3

    К преимуществам газообразного топлива следует отнести легкость транспортировки и сжигания, отсутствие золы влаги, значительная простота котельного оборудования.

    Наряду с природными газами используются и искусственные горючие газы, получаемые при переработке твердых топлив, или в результате работы промышленных установок как отходящие газы. Искусственные газы состоят из из горючих газов неполного сгорания топлива, балластных газов и водяных паров и разделяются на богатые и бедные, имеющие среднюю теплотворность 4500 ккал/м3 и 1300 ккам3 соответственно. Состав газов: водород, метан, прочие углеводородные соединения CmHn, сероводород H 2 S, негорючие газы, двуокись углерода, кислород, азот и незначительное количество водяных паров. Балласт – азот и двуокись углерода.

    Таким образом состав сухого газообразного топлива можно представить как следующую смесь элементов:

    СО + Н 2 + ?CmHn + H 2 S + СO 2 + O 2 + N 2 =100%.

    Состав влажного газообразного топлива выражают следующим образом:

    СО + Н 2 + ?CmHn + H 2 S + СO 2 + O 2 + N 2 + Н 2 О=100%.

    Теплоту сгорания сухого газообразного топлива кДж/м3 (ккал/м3) на 1 м3 газа при нормальных условиях определяют следующим образом:

    Где Qi – теплота сгорания соответствующего газа.

    Теплота сгорания газообразного топлива приведена в таблице 3.

    Доменный газ образуется при выплавке чугуна в доменных печах. Его выход и химсостав зависят от свойств шихты и топлива, режима работы печи, способов интенсификации процесса и других факторов. Выход газа колеблется в пределах 1500-2500 м 3 на тонну чугуна. Доля негорючих компонентов (N 2 и CO 2) в доменном газе составляет около 70%, что и обуславливает его низкие теплотехнические показатели (низшая теплота сгорания газа равна 3-5 МДж/м 3).

    При сжигании доменного газа максимальная температура продуктов сгорания (без учёта тепловых потерь и расхода теплоты на диссоциацию CO 2 и H 2 O) равна 400-1500 0 C. Если перед сжиганием газ и воздух подогреть, то температуру продуктов сгорания можно значительно повысить.

    Ферросплавный газ образуется при выплавке ферросплавов в рудовосстановительных печах. Газ, отходящий из закрытых печей, можно использовать в качестве топливных ВЭР (вторичные энергетические ресурсы). В открытых печах в связи со свободным доступом воздуха газ сгорает на колошнике. Выход и состав ферросплавного газа зависит от марки выплавляемого

    сплава, состава шихты, режима работы печи, её мощности и т.п. Состав газа: 50-90% CO, 2-8% H 2 , 0,3-1% CH 4 , O 2 5.ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ГОРЕНИЯ

    Рассмотрим методы расчета теплового баланса процесса горения газообразных, жидких и твердых топлив. Расчет сводится к решению следующих задач.

    · Определение теплоты горения (теплотворной способности) топлива.

    · Определение теоретической температуры горения.

    Химические реакции сопровождаются выделением или поглощением теплоты. При выделении теплоты реакция называется экзотермической, а при поглощении – эндотермической. Все реакции горения являются экзотермическими, а продукты горения относятся к экзотермическим соединениям.

    Выделяемая (или поглощаемая) при протекании химической реакции теплота называется теплотой реакции. В экзотермических реакциях она положительна, в эндотермических – отрицательна. Реакция горения всегда сопровождается выделением теплоты. Теплотой горения Q г (Дж/моль) называется количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании одного моля вещества и превращении горючего вещества в продукты полного горения. Моль является основной единицей количества вещества в системе СИ. Один моль – это такое количество вещества, в котором находится столько же частиц (атомов, молекул и т.д.), сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода–12. Масса количества вещества, равного 1 молю (молекулярная или молярная масса) численно совпадает с относительной молекулярной массой данного вещества.

    Например, относительная молекулярная масса кислорода (O 2) равна 32, углекислого газа (CO 2) равна 44, а соответствующие молекулярные массы будут равны M =32 г/моль и M =44 г/моль. Таким образом, в одном моле кислорода содержится 32 грамма этого вещества, а в одном моле CO 2 содержится 44 грамма углекислого газа.

    В технических расчетах чаще используется не теплота горения Q г , а теплотворная способность топлива Q (Дж/кг или Дж/м 3). Теплотворной способностью вещества называется количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг или 1 м 3 вещества. Для жидких и твердых веществ расчет проводится на 1 кг, а для газообразных – на 1 м 3 .

    Знание теплоты горения и теплотворной способности топлива необходимо для расчета температуры горения или взрыва, давления при взрыве, скорости распространения пламени и других характеристик. Теплотворная способность топлива определяется либо экспериментальным, либо расчетным способами. При экспериментальном определении теплотворной способности заданная масса твердого или жидкого топлива сжигается в калориметрической бомбе, а в случае газообразного топлива – в газовом калориметре. С помощью этих приборов измеряется суммарная теплота Q 0 , выделяющаяся при сгорании навески топлива массой m . Величина теплотворной способности Q г находится по формуле

    Связь между теплотой горения и
    теплотворной способностью топлива

    Для установления связи между теплотой горения и теплотворной способностью вещества необходимо записать уравнение химической реакции горения.

    Продуктом полного горения углерода является диоксид углерода:

    Продуктом полного горения водорода является вода:

    2Н 2 +О 2 >2Н 2 О.

    Продуктом полного горения серы является диоксид серы:

    При этом выделяются в свободном виде азот, галоиды и другие негорючие элементы.

    Горючее вещество – газ

    В качестве примера проведем расчет теплотворной способности метана CH 4 , для которого теплота горения равна Q г =882.6 .

    · Определим молекулярную массу метана в соответствии с его химической формулой (СН 4):

    · Определим теплотворную способность 1 кг метана:

    · Найдем объем 1 кг метана, зная его плотность ?=0.717 кг/м 3 при нормальных условиях:

    .

    · Определим теплотворную способность 1 м 3 метана:

    Аналогично определяется теплотворная способность любых горючих газов. Для многих распространенных веществ значения теплоты горения и теплотворной способности были измерены с высокой точностью и приведены в соответствующей справочной литературе. Приведем таблицу значений теплотворной способности некоторых газообразных веществ (табл. 5.1). Величина Q в этой таблице приведена в МДж/м 3 и в ккал/м 3 , поскольку часто в качестве единицы теплоты используется 1 ккал = 4.1868 кДж.

    Теплотворная способность газообразных топлив

    Горючее вещество – жидкость или твердое тело

    В качестве примера проведем расчет теплотворной способности этилового спирта С 2 Н 5 ОН, для которого теплота горения Q г = 1373.3 кДж/моль.

    · Определим молекулярную массу этилового спирта в соответствии с его химической формулой (С 2 Н 5 ОН):

    М = 2•12 + 5•1 + 1•16 + 1•1 = 46 г/моль.

    · Определим теплотворную способность 1 кг этилового спирта:

    Аналогично определяется теплотворная способность любых жидких и твердых горючих. В табл. 5.2 и 5.3 приведены значения теплотворной способности Q (МДж/кг и ккал/кг) для некоторых жидких и твердых веществ.

    Читайте так же:  Как называется водный поток у которого растет гречка

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *