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:

Q = qm

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 ^оС. 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 ^оС до 100 ^оC. Считать, что на нагревание воды идет 20% теплоты от сгорания топлива.