Как се измерва специфичната топлина на изгаряне? Специфична топлина на изгаряне на гориво и горими материали

Развитие на уроците (бележки към уроците)

линия UMKА. В. Перишкина. Физика (7-9)

внимание! Администрацията на сайта не носи отговорност за съдържанието методически разработки, както и за съответствие с разработването на Федералния държавен образователен стандарт.

„За да стоплиш другите, една свещ трябва да гори“

М. Фарадей.

Мишена:Проучете въпросите за използването на вътрешната енергия на горивото, отделянето на топлина по време на изгарянето на гориво.

Цели на урока:

образователен:

• повторете и затвърдете знанията по преминатия материал;
• въведе понятието енергия на горивото, специфична топлина на изгаряне на гориво;
• продължете да развивате умения за решаване на изчислителни задачи.

развитие:

• развиват аналитично мислене;
• развиват умения за работа с таблици и правене на изводи;
• развиват способностите на учениците да излагат хипотези, да ги аргументират и правилно да изразяват мислите си на глас;
• развиват наблюдателност и внимание.

образователен:

• култивирайте внимателно отношение към използването на горивни ресурси;
• култивирайте интерес към предмета, като показвате връзката между изучавания материал и Истински живот;
• развийте комуникативни умения.

Резултати по темите:

Студентите трябва да знаят:

• специфичната топлина на изгаряне на горивото е физическо количество, показващ колко топлина се отделя при пълно изгаряне на гориво с тегло 1 kg;
• При изгаряне на гориво се отделя значителна енергия, която се използва в бита, промишлеността, селското стопанство, електроцентралите и автомобилния транспорт;
• единица за измерване на специфичната топлина на изгаряне на горивото.

Студентите трябва да могат да:

• обяснете процеса на освобождаване на енергия при изгаряне на гориво;
• използвайте таблицата на специфичната топлина на изгаряне на горивото;
• сравняват специфичната топлина на изгаряне на горива от различни вещества и енергията, отделена при изгарянето на различни видове гориво.

Студентите трябва да кандидатстват:

• формула за изчисляване на енергията, отделена при изгаряне на гориво.

Тип урок:урок за изучаване на нов материал.

Оборудване: свещ, чиния, стъкло, лист от растение, сухо гориво, 2 спиртни лампи, бензин, спирт, 2 епруветки с вода.

По време на часовете

1. Организационен момент.

Поздравяване на учениците, проверка на готовността за урока.

Известно е, че великият учен М. В. Ломоносов е работил върху трактата „Размисли за причината за топлината и студа“ през 1744 г. Топлинни явленияиграя огромна роляв света около нас, в живота на хората, растенията, животните, както и в техниката.

Нека проверим колко добре сте усвоили тези знания.

2. Мотивация за учебна дейност.

Имате ли въпроси относно домашна работа? Нека да проверим как сте се справили с него:

• двама ученика представят решения на задачите за домашна работа на дъската.

1) Определете абсолютната влажност на въздуха в складово помещение с обем 10 m 3, ако съдържа водна пара с тегло 0,12 kg.

2) Налягането на водните пари във въздуха е 0,96 kPa, относителната влажност е 60%. Какво е налягането на наситената водна пара при същата температура?

• 1 ученик (Дима) попълва диаграмата на дъската;

задача: отбележете до всяка стрелка името на процесите и формулата за изчисляване на количеството топлина във всеки от тях

• Междувременно момчетата работят на дъската, вие и аз ще изпълним друга задача.

Разгледайте текста, показан на слайда, и намерете в него физическите грешки, допуснати от автора (предложете верния отговор):

1) В един ярък слънчев ден момчетата отидоха на поход. За да не е толкова горещо, момчетата се облякоха тъмни костюми. Вечерта стана свежо, но след плуване стана по-топло.Момчетата си наляха горещ чай в железни чаши и го изпиха с удоволствие, без да се изгорите. Беше много яко!!!

Отговор: тъмните цветове абсорбират повече топлина; по време на изпаряване телесната температура намалява; Топлопроводимостта на металите е по-голяма, затова се нагряват повече.

2) Събуждайки се по-рано от обикновено, Вася веднага си спомни, че в осем сутринта се е разбрал с Толя да отиде до реката, за да гледа как ледът се движи. Вася изтича на улицата, Толя вече беше там. „Това е времето днес! – вместо поздрав каза възхитено той. „Какво слънце, а температурата сутрин е -2 градуса по Целзий.“ - Не, -4 - възрази Вася. Момчетата се скараха, после разбраха какво става. „Имам термометър на вятъра, а вие го държите на уединено място, така че твоя и показва повече“, предположи Толя. И момчетата избягаха плискане през локви.

Отговор: при наличие на вятър изпарението става по-интензивно, така че първият термометър трябва да показва по-ниска температура; При температури под 00C водата замръзва.

Браво, намерихте правилно всички грешки.

Нека проверим правилността на решаването на задачите (учениците, които са решили задачите, коментират своето решение).

Сега нека проверим как Дима се справи със задачата си.

Дима назова ли всички фазови преходи правилно? Какво се случва, ако поставите дървена пръчка в пламък? (Тя ще изгори)

Правилно отбелязахте, че протича процесът на горене.

Вероятно вече се досещате за какво ще говорим днес (излагат хипотези).

На какви въпроси смятате, че ще можем да отговорим в края на урока?

• разбирам физически смисълпроцес на горене;
• разберете какво определя количеството топлина, отделена при горене;
• разберете приложението на този процес в живота, в ежедневието и т.н.

3. Нов материал.

Всеки ден можем да наблюдаваме как природен газ гори в горелка на печка. Това е процесът на изгаряне на горивото.

Опит No1.Свещта е фиксирана към дъното на чинията с помощта на пластилин. Да запалим свещ, след което да я покрием с буркан. Няколко мига по-късно пламъкът на свещта ще угасне.

Създава се проблемна ситуация, в която учениците стигат до извода: свещта гори в присъствието на кислород.

Въпроси към класа:

Какво съпътства процеса на горене?

Защо свещта угасва? При какви условия протича процесът на горене?

Как се освобождава енергията?

За да направите това, нека си припомним структурата на материята.

От какво се състои веществото? (от молекули, молекули от атоми)

Какви видове енергия има една молекула? (кинетичен и потенциален)

Може ли една молекула да бъде разделена на атоми? (да)

За да се разделят молекулите на атоми, е необходимо да се преодолеят привличащите сили на атомите, което означава извършване на работа, тоест изразходване на енергия.

Когато атомите се комбинират в молекула, енергията, напротив, се освобождава. Тази комбинация от атоми в молекули също се случва, когато горивото се изгаря. Обикновеното гориво съдържа въглерод. Вие правилно определихте, че горенето е невъзможно без достъп на въздух. По време на горенето въглеродните атоми се свързват с кислородните атоми във въздуха, за да образуват молекула въглероден диоксид и освобождават енергия под формата на топлина.

Сега нека проведем експеримент и да видим едновременното изгаряне на няколко вида гориво: бензин, сухо гориво, алкохол и парафин (Опит № 2).

Какво е общото и как се различава изгарянето на всеки вид гориво?

Да, изгарянето на което и да е вещество произвежда други вещества, продукти на горене. Например, когато дървесината гори, остава пепел и се отделят въглероден диоксид, въглероден оксид и други газове. .

Но основната цел на горивото е да осигурява топлина!

Нека да разгледаме друг опит.

Опит №3:(на две еднакви алкохолни лампи: едната пълна с бензин, другата със спирт, същото количество вода се загрява).

Въпроси относно опита:

Каква енергия се използва за загряване на вода?

Как да определите количеството топлина, което е отишло за нагряване на водата?

В кой случай водата заври по-бързо?

Какво заключение може да се направи от опита?

Кое гориво, алкохол или бензин, отделя повече топлина при пълно изгаряне? (бензинът има повече топлина от алкохола).

Учител: Физическа величина, показваща колко топлина се отделя при пълното изгаряне на гориво с тегло 1 kg, се нарича специфична топлина на изгаряне на горивото, обозначена с буквата q. Мерна единица J/kg.

Специфичната топлина на изгаряне се определя експериментално с помощта на доста сложни инструменти.

Резултатите от експерименталните данни са дадени в таблицата на учебника (стр. 128).

Нека работим с тази таблица.

Въпроси относно масата:

1. Каква е специфичната топлина на изгаряне на бензина? (44 MJ/kg)
2. Какво означава това? (Това означава, че при пълното изгаряне на 1 kg бензин се отделят 44 MJ енергия).
3. Кое вещество има най-ниска специфична топлина на изгаряне? (дърва за горене).
4. Кое гориво произвежда най-много топлина при изгаряне? (водород, защото неговата специфична топлина на изгаряне е по-висока от останалите).
5. Колко топлина се отделя при изгаряне на 2 kg алкохол? Как определихте това?
6. Какво трябва да знаете, за да изчислите количеството топлина, отделена при горенето?

Те заключават, че за да намерите количеството топлина, трябва да знаете не само специфичната топлина на изгаряне на горивото, но и неговата маса.

Това означава, че общото количество топлина Q (J), отделено по време на пълното изгаряне на m (kg) гориво, се изчислява по формулата: Q = р · м

Нека го запишем в тетрадка.

Как да намерим масата на изгореното гориво от тази формула?

Изразете специфичната топлина на изгаряне от формулата. (Можете да повикате ученика на дъската, за да напише формули)

Физкултурна минута

Уморени сме. Да се ​​загреем малко. Изправете гърба си. Изправете раменете си. Ще назова горивото и ако смятате, че е твърдо, спуснете главата си надолу, ако е течно, вдигнете ръцете си нагоре, а ако е газообразно, дръпнете ръцете си напред.

Въглищата са твърди.

Природният газ е газообразен.

Маслото е течно.

Дървесината е твърда.

Бензинът е течен.

Торфът е твърд.

Антрацит – твърд.

Керосинът е течен.

Коксовият газ е газообразен.

Много добре! Най-внимателният и спортен сред нас... Седнете.

Учител:Момчета! Нека помислим върху въпроса: „Процесът на горене приятел или враг е на човека?“

Опит No4.Нека повторим експеримента с горяща свещ, но сега ще поставим лист от растение до свещта.

Вижте какво се случи с растението до пламъка на свещта?

Че. Когато използвате гориво, не трябва да забравяте за вредата от продуктите на горенето върху живите организми.

4. Консолидация.

Момчета, моля, кажете ми какво е горивото за вас и мен? В човешкото тяло храната играе ролята на гориво. Различните видове храни, както и различните видове гориво, съдържат различни количества енергия. (Покажи таблицата на компютъра " Специфична топлинаизгаряне на хранителни продукти“).

Предлагам ви да се присъедините към групи (бюра 1 и 2, 3 и 4) и да изпълните следните задачи (според листовете). Имате 5 минути за изпълнение, след което ще обсъдим резултатите.

Групови задачи:

• Група 1: когато се подготвяте за уроци, изразходвате 800 kJ енергия в рамките на 2 часа. Ще възстановите ли енергийните си нива, ако изядете пакет чипс от 28 г и изпиете чаша кока-кола от 200 г?
• Група 2: до каква височина може да се издигне човек с тегло 70 кг, ако яде сандвич с масло (100 г пшеничен хляб и 50 г масло).
• Група 3: достатъчно ли ви е да консумирате през деня 100 г извара, 50 г пшеничен хляб, 50 г говеждо месо и 100 г картофи, 200 г сладък чай (1 чаша)? Необходимото количество енергия за ученик от 8 клас е 1,2 MJ.
• Група 4: с каква скорост трябва да бяга спортист с тегло 60 кг, ако яде сандвич с масло (100 г пшеничен хляб и 50 г масло).
• Група 5: Колко шоколад може да изяде 55 кг тийнейджър, за да възстанови енергията, която е изразходвал, докато е чел книга в седнало положение? (След един час)

Приблизителна консумация на енергия на тийнейджър с тегло 55 кг за 1 час по време на различни дейности

• Група 6: Спортист с тегло 70 kg ще възстанови ли енергийния си запас след 20 минути плуване, ако изяде 50 g ръжен хляб и 100 g телешко?

Приблизителна консумация на енергия на човек за 1 час при различни видове дейности (на 1 кг тегло)

Групите представят решението на проблема на лист ватман, след което се редуват да отиват до дъската и да го обясняват.

5. Рефлексия. Обобщение на урока.

Нека си припомним какви задачи си поставихме в началото на урока? Постигнахме ли всичко?

Момчетата в кръг говорят в едно изречение, като избират началото на фраза от отразяващия екран на дъската:

• днес разбрах...
• беше интересно...
• беше трудно…
• Изпълних задачите...
• Осъзнах че...
• Сега мога…
• почувствах, че...
• Купих...
• Научих…
• успях…
• Аз бях в състояние...
• Ще опитам…
• Бях изненадан...
• даде ми урок за цял живот...
• Исках…

1. Какво ново научихте в урока?

2. Ще бъдат ли полезни тези знания в живота?

Оценяване на уроците на най-активните ученици.

6. Д.з

1. Параграф 10
2. Задача (1 за избор):

• Ниво 1: колко топлина произвеждат 10 kg въглен по време на горене?
• Ниво 2: пълното изгаряне на маслото освобождава 132 kJ енергия. Колко масло е изгоряло?
• Ниво 3: колко топлина се отделя при пълно изгаряне на 0,5 литра алкохол (алкохолна плътност 800 kg/m3)

Таблиците представят масовата специфична топлина на изгаряне на гориво (течно, твърдо и газообразно) и някои други горими материали. Разгледани са следните горива: въглища, дърва за огрев, кокс, торф, керосин, масло, алкохол, бензин, природен газ и др.

Списък с маси:

По време на екзотермичната реакция на окисляване на горивото неговата химическа енергия се превръща в топлинна енергия с отделяне на определено количество топлина. Получената топлинна енергия обикновено се нарича топлина на изгаряне на горивото. Тя зависи от нейния химичен състав, влажност и е основната. Топлината на изгаряне на горивото на 1 kg маса или 1 m 3 обем образува масовата или обемна специфична топлина на изгаряне.

Специфичната топлина на изгаряне на горивото е количеството топлина, отделена при пълното изгаряне на единица маса или обем твърдо, течно или газообразно гориво. В Международната система от единици тази стойност се измерва в J/kg или J/m 3.

Специфичната топлина на изгаряне на горивото може да се определи експериментално или да се изчисли аналитично.Експерименталните методи за определяне на калоричността се основават на практическо измерване на количеството топлина, отделена при изгаряне на гориво, например в калориметър с термостат и горивна бомба. За гориво с известен химичен състав специфичната топлина на изгаряне може да се определи с помощта на периодичната формула.

Има по-висока и по-ниска специфична топлина на изгаряне.По-високата калоричност е максимален бройтоплината, отделена по време на пълното изгаряне на горивото, като се вземе предвид топлината, изразходвана за изпаряване на влагата, съдържаща се в горивото. Долна калоричност по-малко от стойносттапо-висока със стойността на топлината на кондензация, която се образува от влагата на горивото и водорода органична материякоято при изгаряне се превръща във вода.

За определяне на показателите за качество на горивото, както и при термични изчисления обикновено използват по-ниска специфична топлина на изгаряне, което е най-важната топлинна и производителна характеристика на горивото и е показано в таблиците по-долу.

Специфична топлина на изгаряне на твърди горива (въглища, дърва за огрев, торф, кокс)

В таблицата са представени стойностите на специфичната топлина на изгаряне на сухо твърдо гориво в измерение MJ/kg. Горивото в таблицата е подредено поименно по азбучен ред.

От разглежданите твърди горива най-висока калоричност имат коксуващите въглища - тяхната специфична топлина на изгаряне е 36,3 MJ/kg (или в единици SI 36,3·10 6 J/kg). В допълнение, високата калоричност е характерна за каменните въглища, антрацита, дървените въглища и кафявите въглища.

Горивата с ниска енергийна ефективност включват дърва, дърва за огрев, барут, торф за смилане и нефтени шисти. Така например специфичната топлина на изгаряне на дървата за огрев е 8,4...12,5, а на барута е само 3,8 MJ/kg.

Специфична топлина на изгаряне на течни горива (алкохол, бензин, керосин, масло)

Дадена е таблица за специфичната топлина на изгаряне на течно гориво и някои други органични течности. Трябва да се отбележи, че горивата като бензин, дизелово гориво и масло имат високо отделяне на топлина по време на изгаряне.

Специфичната топлина на изгаряне на алкохол и ацетон е значително по-ниска от традиционните моторни горива. Освен това течното ракетно гориво има относително ниска калоричност и при пълно изгаряне на 1 kg от тези въглеводороди ще се отдели количество топлина, равно съответно на 9,2 и 13,3 MJ.

Специфична топлина на изгаряне на газообразни горива и горими газове

Представена е таблица на специфичната топлина на изгаряне на газообразно гориво и някои други горими газове в размерност MJ/kg. От разглежданите газове той има най-високата специфична топлина на изгаряне. Пълното изгаряне на един килограм от този газ ще освободи 119,83 MJ топлина. Също така гориво като природния газ има висока калоричност - специфичната топлина на изгаряне на природния газ е 41...49 MJ/kg (за чистия газ е 50 MJ/kg).

Специфична топлина на изгаряне на някои горими материали

Предоставена е таблица за специфичната топлина на изгаряне на някои горими материали (дърво, хартия, пластмаса, слама, гума и др.). Трябва да се отбележат материали с високо отделяне на топлина при горене. Такива материали включват: каучук от различни видове, експандиран полистирол (пяна), полипропилен и полиетилен.

източници:

1. ГОСТ 147-2013 Твърдо минерално гориво. Определяне на по-висока калоричност и изчисляване на по-ниска калоричност.
2. ГОСТ 21261-91 Нефтопродукти. Метод за определяне на високата калоричност и изчисляване на долната калоричност.
3. ГОСТ 22667-82 Природни запалими газове. Изчислителен метод за определяне на калоричността, относителната плътност и числото на Вобе.
4. ГОСТ 31369-2008 Природен газ. Изчисляване на калоричност, плътност, относителна плътност и число на Wobbe въз основа на компонентния състав.
5. Zemsky G. T. Запалими свойства на неорганични и органични материали: справочник М.: VNIIPO, 2016 - 970 p.

Човечеството в процеса на своята еволюция се е научило да получава топлинна енергия чрез изгаряне. различни видовегориво. Най-простият пример е огън от дърва, който е бил запален първобитни хора, и оттогава торф, въглища, бензин, петрол, природен газ - всичко това са видове гориво, изгаряйки които човек получава топлинна енергия. И така, какво е специфична топлина на изгаряне?

Откъде идва топлината по време на процеса на горене?

Самият процес на горене е химичен процес. реакция на окисление. Повечето горива съдържат големи количества въглерод С, водород Н, сяра S и други вещества. По време на горенето атомите C, H и S се свързват с кислородни атоми O2, което води до молекули CO, CO2, H2O, SO2. В този случай се отделя голямо количество топлинна енергия, която хората са се научили да използват за свои собствени цели.

Ориз. 1. Видове гориво: въглища, торф, нефт, газ.

Основният принос за отделянето на топлина се прави от въглерод С. Вторият по големина принос за количеството топлина се прави от водород Н.

Ориз. 2. Въглеродните атоми реагират с кислородните атоми.

Какво е специфична топлина на изгаряне?

Специфичната топлина на изгаряне q е физична величина, равна на количеството топлина, отделена при пълното изгаряне на 1 kg гориво.

Формулата за специфична топлина на изгаряне изглежда така:

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

Q е количеството топлина, отделена при изгаряне на гориво, J;

m - маса на горивото, kg.

Мерната единица за q в Международната система от единици (SI) е J/kg.

$$[q]=(J \над kg)$$

За означаване на големи стойности на q често се използват извънсистемни енергийни единици: килоджаули (kJ), мегаджаули (MJ) и гигаджаули (GJ).

Стойностите на q за различни вещества се определят експериментално.

Като знаем q, можем да изчислим количеството топлина Q, което ще се получи при изгарянето на гориво с маса m:

Как се измерва специфичната топлина на изгаряне?

За измерване на q се използват инструменти, наречени калориметри (calor - топлина, metreo - мярка).

Вътре в устройството се изгаря контейнер с порция гориво. Контейнерът се поставя във вода с известна маса. В резултат на горенето отделената топлина загрява водата. Големината на масата на водата и промяната в нейната температура позволяват да се изчисли топлината на изгаряне. След това q се определя с помощта на горната формула.

Ориз. 3. Измерване на специфичната топлина на изгаряне.

Къде можете да намерите стойности на q

Информация за стойностите на специфичната топлина на изгаряне за конкретни видове гориво може да бъде намерена в технически справочници или в техните електронни версии на интернет ресурси. Обикновено те са представени в следната таблица:

Специфична топлина на изгаряне, q

Ресурсите от доказани съвременни горива са ограничени. Следователно в бъдеще те ще бъдат заменени от други източници на енергия:

• атомни, използващи енергията на ядрените реакции;
• слънчева, преобразуваща енергията на слънчевата светлина в топлина и електричество;
• вятър;
• геотермална, използваща топлината на естествените горещи извори.

Какво научихме?

И така, разбрахме защо се отделя много топлина при изгаряне на гориво. За да се изчисли количеството топлина, отделена при изгарянето на определена маса m гориво, е необходимо да се знае стойността q - специфичната топлина на изгаряне на това гориво. Стойностите на q са определени експериментално чрез калориметрични методи и са дадени в справочници.

Тест по темата

Оценка на доклада

Среден рейтинг: 4.2. Общо получени оценки: 65.

Термични машинив термодинамиката това са периодично работещи топлинни машини и хладилни машини (термокомпресори). Вид хладилна машина е термопомпата.

Наричат ​​се устройства, които извършват механична работа, използвайки вътрешната енергия на горивото топлинни двигатели (топлинни двигатели).За работата на топлинен двигател са необходими следните компоненти: 1) източник на топлина с по-високо температурно ниво t1, 2) източник на топлина с по-ниско температурно ниво t2, 3) работен флуид. С други думи: всички топлинни двигатели (топлинни двигатели) се състоят от нагревател, хладилник и работна течност .

Като работна течностизползва се газ или пара, тъй като те са добре компресирани и в зависимост от типа на двигателя може да има гориво (бензин, керосин), водни пари и др. Нагревателят предава определено количество топлина (Q1) на работния флуид , а вътрешната му енергия се увеличава поради тази вътрешна енергия, извършва се механична работа (A), след което работният флуид отдава определено количество топлина на хладилника (Q2) и се охлажда до първоначалната температура. Описаната схема представя цикъла на работа на двигателя и е обща, в реалните двигатели ролята на нагревател и хладилник могат да изпълняват различни устройства. Средата може да служи като хладилник.

Тъй като в двигателя част от енергията на работната течност се прехвърля към хладилника, ясно е, че не цялата енергия, която получава от нагревателя, се използва за извършване на работа. съответно ефективностдвигател (КПД) е равен на съотношението на извършената работа (A) към количеството топлина, което получава от нагревателя (Q1):

Двигател с вътрешно горене (ICE)

Има два вида двигатели с вътрешно горене (ICE): карбураторИ дизел. При карбураторния двигател работната смес (смес от гориво и въздух) се приготвя извън двигателя в специално устройство и от него постъпва в двигателя. При дизеловия двигател горивната смес се приготвя в самия двигател.

ICE се състои от цилиндър , в която се движи бутало ; има в цилиндъра два клапана , през единия от които горимата смес се пропуска в цилиндъра, а през другия се извеждат отработените газове от цилиндъра. Използване на бутало колянов механизъм се свързва с колянов вал , който влиза в ротация при движение напредбутало Цилиндърът се затваря с капак.

Работният цикъл на двигателя с вътрешно горене включва четири бара: всмукване, компресия, ход, изпускателна система. По време на всмукване буталото се движи надолу, налягането в цилиндъра намалява и през клапана в него навлиза горима смес (в карбураторен двигател) или въздух (в дизелов двигател). По това време вентилът е затворен. В края на приема на горимата смес клапанът се затваря.

По време на втория ход буталото се движи нагоре, клапаните се затварят и работната смес или въздух се компресират. В същото време температурата на газа се повишава: горимата смес в карбураторния двигател се нагрява до 300-350 °C, а въздухът в дизеловия двигател - до 500-600 °C. В края на такта на компресия в карбураторния двигател прескача искра и горимата смес се запалва. При дизеловия двигател горивото се впръсква в цилиндъра и получената смес се запалва спонтанно.

При изгаряне на горима смес газът се разширява и избутва буталото и свързания с него колянов вал, извършвайки механична работа. Това води до охлаждане на газа.

Когато буталото достигне най-ниската точка, налягането в него ще намалее. Когато буталото се движи нагоре, клапанът се отваря и отработените газове се освобождават. В края на този ход вентилът се затваря.

Въздушна турбина

Въздушна турбинаТова е диск, монтиран на вал, върху който са монтирани лопатките. Парата влиза в остриетата. Загрята до 600 °C пара се насочва в дюзата и се разширява в нея. Когато парата се разширява, нейната вътрешна енергия се преобразува в кинетична енергия на насоченото движение на парната струя. Струя пара излиза от дюзата върху лопатките на турбината и им предава част от своята кинетична енергия, карайки турбината да се върти. Обикновено турбините имат няколко диска, всеки от които предава част от енергията на парата. Въртенето на диска се предава на вал, към който е свързан генератор на електрически ток.

При изгаряне на различни горива с еднаква маса се отделят различни количества топлина. Например добре известно е, че природният газ е енергийно по-ефективно гориво от дървата. Това означава, че за да се получи същото количество топлина, масата на дървесината, която трябва да се изгори, трябва да бъде значително по-голяма от масата на природния газ. Следователно, различните видове гориво от енергийна гледна точка се характеризират с количество, наречено специфична топлина на изгаряне на горивото .

Специфична топлина на изгаряне на гориво- физическа величина, показваща колко топлина се отделя при пълно изгаряне на гориво с тегло 1 кг.

Специфичната топлина на изгаряне се обозначава с буквата р , нейната единица е 1 J/kg.

Специфичната топлинна стойност се определя експериментално. Има най-висока специфична топлина на изгаряне водород , най-малкият - прах .

Специфичната топлина на изгаряне на маслото е 4,4*10 7 J/kg. Това означава, че при пълно изгаряне на 1 kg масло количеството отделена топлина е 4,4 * 10 7 J. В общия случай, ако масата на горивото е равна на м , тогава количеството топлина Q, отделено при пълното му изгаряне, е равно на произведението на специфичната топлина на изгаряне на горивото р към масата си:

Q = qm.

Конспекти от уроци по физика в 8 клас „Термични двигатели. ЛЕД. Специфична топлина на изгаряне".

Когато се изгори определено количество гориво, се отделя измеримо количество топлина. Според Международната система от единици стойността се изразява в джаули на kg или m 3. Но параметрите могат да бъдат изчислени и в kcal или kW. Ако стойността е свързана с единица за измерване на гориво, тя се нарича специфична.

Какво влияе върху калоричността на различните горива? Каква е стойността на индикатора за течни, твърди и газообразни вещества? Отговорите на горните въпроси са описани подробно в статията. Освен това сме подготвили таблица, показваща специфичната топлина на изгаряне на материалите - тази информация ще бъде полезна при избора на високоенергиен вид гориво.

Освобождаването на енергия по време на горене трябва да се характеризира с два параметъра: висока ефективност и липса на производство на вредни вещества.

Изкуственото гориво се получава чрез преработка на естествено гориво. Независимо от агрегатното състояние веществата в своя химичен състав имат запалима и незапалима част. Първият е въглерод и водород. Вторият се състои от вода, минерални соли, азот, кислород и метали.

от агрегатно състояниегоривото се разделя на течно, твърдо и газово. Всяка група допълнително се разклонява на естествена и изкуствена подгрупа (+)

При изгаряне на 1 кг от такава „смес“ се отделя различно количество енергия. Колко точно от тази енергия се отделя зависи от съотношението на тези елементи – горима част, влажност, съдържание на пепел и други компоненти.

Топлината на изгаряне на горивото (TCF) се образува от две нива - най-високо и най-ниско. Първият индикатор се получава поради кондензация на вода, а във втория този фактор не се взема предвид.

Най-ниският TCT е необходим за изчисляване на необходимостта от гориво и неговата цена; с помощта на такива показатели се съставят топлинни баланси и се определя ефективността на инсталациите за изгаряне на гориво.

TST може да се изчисли аналитично или експериментално. Ако химичен съставгориво е известно, прилага се периодичната формула. Експерименталните техники се основават на действителното измерване на топлината от изгарянето на гориво.

В тези случаи се използва специална горивна бомба - калориметрична, заедно с калориметър и термостат.

Характеристиките на изчисленията са индивидуални за всеки вид гориво. Пример: TCT при двигатели с вътрешно горене се изчислява от най-ниската стойност, тъй като течността не кондензира в цилиндрите.

Параметри на течните вещества

Течните материали, подобно на твърдите, се разлагат на следните компоненти: въглерод, водород, сяра, кислород, азот. Процентът се изразява в теглото.

Вътрешният органичен баласт на горивото се образува от кислород и азот, тези компоненти не горят и са включени в състава условно. Външният баласт се образува от влага и пепел.

Бензинът има висока специфична топлина на изгаряне. В зависимост от марката е 43-44 MJ.

Подобни показатели на специфичната топлина на изгаряне са определени за авиационен керосин - 42,9 MJ. Дизеловото гориво също попада в категорията на лидерите по отношение на калоричността - 43,4-43,6 MJ.

Течното ракетно гориво и етиленгликолът се характеризират с относително ниски стойности на TCT. Алкохолът и ацетонът имат минимална специфична топлина на изгаряне. Тяхната производителност е значително по-ниска от тази на традиционното моторно гориво.

Свойства на газообразните горива

Газообразното гориво се състои от въглероден окис, водород, метан, етан, пропан, бутан, етилен, бензен, сероводород и други компоненти. Тези цифри са изразени като обемни проценти.

Водородът има най-висока топлина на изгаряне. При изгаряне килограм вещество отделя 119,83 MJ топлина. Но има по-висока степен на експлозивност

Природният газ също има висока калоричност.

Те се равняват на 41-49 MJ на kg. Но например чистият метан има по-висока калоричност - 50 MJ на kg.

Сравнителна таблица на показателите

Таблицата представя стойностите на масовата специфична топлина на изгаряне на течни, твърди и газообразни горива.

Таблицата показва, че водородът има най-високите показатели на TST от всички вещества, не само от газообразните. Принадлежи към високоенергийните горива.

Продуктът от изгарянето на водород е обикновена вода. Процесът не отделя шлака от пещта, пепел, въглероден окис или въглероден двуокис, което прави веществото екологично горимо. Но то е експлозивно и има ниска плътност, така че това гориво трудно се втечнява и транспортира.

Изводи и полезно видео по темата

За калоричността на различните видове дървесина. Сравнение на показателите за m 3 и kg.

TCT е най-важната топлинна и експлоатационна характеристика на горивото. Този индикатор се използва в различни области човешка дейност: топлинни двигатели, електроцентрали, индустрия, отопление на дома и готвене.

Стойностите на калоричността помагат да се сравнят различни видове гориво според степента на освободена енергия, да се изчисли необходимата маса на горивото и да се спестят разходи.

Имате ли нещо да добавите или имате въпроси относно калоричността на различните видове гориво? Можете да оставяте коментари към публикацията и да участвате в дискусии - формата за контакт е в долния блок.