V tabulkách je uvedeno hmotnostní měrné spalné teplo paliva (kapalného, pevného a plynného) a některých dalších hořlavých materiálů. Uvažována byla tato paliva: uhlí, palivové dříví, koks, rašelina, petrolej, ropa, líh, benzín, zemní plyn atd.
Seznam stolů:
Při exotermické reakci oxidace paliva se jeho chemická energie přeměňuje na tepelnou energii za uvolnění určitého množství tepla. Výsledná tepelná energie se obvykle nazývá spalné teplo paliva. Závisí na jejím chemickém složení, vlhkosti a je hlavní. Spalné teplo paliva na 1 kg hmoty nebo 1 m 3 objemu tvoří hmotnostní nebo objemové měrné spalné teplo.
Měrné spalné teplo paliva je množství tepla uvolněného při úplném spálení jednotkové hmotnosti nebo objemu pevného, kapalného nebo plynného paliva. V mezinárodní soustavě jednotek se tato hodnota měří v J/kg nebo J/m 3 .
Měrné spalné teplo paliva lze určit experimentálně nebo vypočítat analyticky. Experimentální metody stanovení výhřevnosti jsou založeny na praktickém měření množství tepla uvolněného při hoření paliva, například v kalorimetru s termostatem a spalovací bombou. U paliva se známým chemickým složením lze měrné spalné teplo určit pomocí periodického vzorce.
Existují vyšší a nižší měrná spalná tepla. Vyšší výhřevnost se rovná maximálnímu množství tepla uvolněného při úplném spálení paliva s přihlédnutím k teplu vynaloženému na odpařování vlhkosti obsažené v palivu. Nejnižší spalné teplo je menší než nejvyšší hodnota o množství kondenzačního tepla, které vzniká z vlhkosti paliva a vodíku organické hmoty, která se při spalování mění na vodu.
K určení ukazatelů kvality paliva, jakož i v tepelných výpočtech obvykle využívají nejnižší měrné spalné teplo, což je nejdůležitější tepelná a výkonová charakteristika paliva a je uvedena v tabulkách níže.
Měrné spalné teplo tuhých paliv (uhlí, palivové dřevo, rašelina, koks)
V tabulce jsou uvedeny hodnoty měrného spalného tepla suchého tuhého paliva v rozměru MJ/kg. Palivo v tabulce je uspořádáno podle názvu v abecedním pořadí.
Z uvažovaných pevných paliv má nejvyšší výhřevnost koksovatelné uhlí - jeho měrné spalné teplo je 36,3 MJ/kg (resp. v jednotkách SI 36,3·10 6 J/kg). Vysoká výhřevnost je navíc charakteristická pro černé uhlí, antracit, dřevěné uhlí a hnědé uhlí.
Mezi paliva s nízkou energetickou účinností patří dřevo, palivové dříví, střelný prach, mletá rašelina a ropné břidlice. Například měrné spalné teplo palivového dřeva je 8,4...12,5 a střelného prachu pouze 3,8 MJ/kg.
| Palivo | |
|---|---|
| Antracit | 26,8…34,8 |
| Dřevěné pelety (pelety) | 18,5 |
| Suché palivové dříví | 8,4…11 |
| Suché březové palivové dříví | 12,5 |
| Plynový koks | 26,9 |
| Výbuch koksu | 30,4 |
| Polokoks | 27,3 |
| Prášek | 3,8 |
| Břidlice | 4,6…9 |
| Roponosná břidlice | 5,9…15 |
| Tuhé raketové palivo | 4,2…10,5 |
| Rašelina | 16,3 |
| Vláknitá rašelina | 21,8 |
| Mletá rašelina | 8,1…10,5 |
| Rašelinová drť | 10,8 |
| Hnědé uhlí | 13…25 |
| Hnědé uhlí (brikety) | 20,2 |
| Hnědé uhlí (prach) | 25 |
| Doněcké uhlí | 19,7…24 |
| Dřevěné uhlí | 31,5…34,4 |
| Uhlí | 27 |
| Koksovatelné uhlí | 36,3 |
| Kuzněcké uhlí | 22,8…25,1 |
| Čeljabinské uhlí | 12,8 |
| Ekibastuzské uhlí | 16,7 |
| Freztorf | 8,1 |
| Struska | 27,5 |
Měrné spalné teplo kapalných paliv (líh, benzín, petrolej, olej)
Je uvedena tabulka měrného spalného tepla kapalného paliva a některých dalších organických kapalin. Je třeba poznamenat, že paliva, jako je benzín, motorová nafta a olej, při spalování uvolňují vysoké teplo.
Měrné spalné teplo alkoholu a acetonu je výrazně nižší než u tradičních motorových paliv. Kapalné raketové palivo má navíc relativně nízkou výhřevnost a při úplném spálení 1 kg těchto uhlovodíků se uvolní množství tepla 9,2 a 13,3 MJ.
| Palivo | Měrné spalné teplo, MJ/kg |
|---|---|
| Aceton | 31,4 |
| Benzín A-72 (GOST 2084-67) | 44,2 |
| Letecký benzín B-70 (GOST 1012-72) | 44,1 |
| Benzín AI-93 (GOST 2084-67) | 43,6 |
| Benzen | 40,6 |
| Zimní nafta (GOST 305-73) | 43,6 |
| Letní nafta (GOST 305-73) | 43,4 |
| Kapalné raketové palivo (petrolej + kapalný kyslík) | 9,2 |
| Letecký petrolej | 42,9 |
| Petrolej na osvětlení (GOST 4753-68) | 43,7 |
| xylen | 43,2 |
| Topný olej s vysokým obsahem síry | 39 |
| Topný olej s nízkým obsahem síry | 40,5 |
| Topný olej s nízkým obsahem síry | 41,7 |
| Sirný topný olej | 39,6 |
| Methylalkohol (methanol) | 21,1 |
| n-butylalkohol | 36,8 |
| Olej | 43,5…46 |
| Metanový olej | 21,5 |
| Toluen | 40,9 |
| Lakový benzín (GOST 313452) | 44 |
| Ethylenglykol | 13,3 |
| Ethylalkohol (ethanol) | 30,6 |
Měrné spalné teplo plynných paliv a hořlavých plynů
Je uvedena tabulka měrného spalného tepla plynného paliva a některých dalších hořlavých plynů v rozměru MJ/kg. Z uvažovaných plynů má nejvyšší hmotnostní měrné spalné teplo. Úplným spálením jednoho kilogramu tohoto plynu se uvolní 119,83 MJ tepla. Také palivo jako zemní plyn má vysokou výhřevnost - měrné spalné teplo zemního plynu je 41...49 MJ/kg (u čistého plynu je to 50 MJ/kg).
| Palivo | Měrné spalné teplo, MJ/kg |
|---|---|
| 1-buten | 45,3 |
| Amoniak | 18,6 |
| Acetylén | 48,3 |
| Vodík | 119,83 |
| Vodík, směs s metanem (50 % H 2 a 50 % CH 4 hmotn.) | 85 |
| Vodík, směs s metanem a oxidem uhelnatým (33-33-33 % hmotnostních) | 60 |
| Vodík, směs s oxidem uhelnatým (50 % H 2 50 % CO 2 podle hmotnosti) | 65 |
| Vysokopecní plyn | 3 |
| Koksárenský plyn | 38,5 |
| Zkapalněný uhlovodíkový plyn LPG (propan-butan) | 43,8 |
| Isobutan | 45,6 |
| Metan | 50 |
| n-butan | 45,7 |
| n-hexan | 45,1 |
| n-pentan | 45,4 |
| Přidružený plyn | 40,6…43 |
| Zemní plyn | 41…49 |
| propadien | 46,3 |
| Propan | 46,3 |
| Propylen | 45,8 |
| Propylen, směs s vodíkem a oxidem uhelnatým (90%-9%-1% hmotnosti) | 52 |
| Etan | 47,5 |
| Ethylen | 47,2 |
Měrné spalné teplo některých hořlavých materiálů
Je uvedena tabulka měrného spalného tepla některých hořlavých materiálů (dřevo, papír, plast, sláma, pryž atd.). Je třeba poznamenat materiály s vysokým uvolňováním tepla během spalování. Mezi takové materiály patří: pryž různých typů, expandovaný polystyren (pěna), polypropylen a polyethylen.
| Palivo | Měrné spalné teplo, MJ/kg |
|---|---|
| Papír | 17,6 |
| Koženka | 21,5 |
| Dřevo (tyče s obsahem vlhkosti 14 %) | 13,8 |
| Dřevo v hromadách | 16,6 |
| dubové dřevo | 19,9 |
| Smrkové dřevo | 20,3 |
| Dřevo zelené | 6,3 |
| Borové dřevo | 20,9 |
| Capron | 31,1 |
| Karbolitové produkty | 26,9 |
| Lepenka | 16,5 |
| Styren butadienový kaučuk SKS-30AR | 43,9 |
| Přírodní guma | 44,8 |
| Syntetická guma | 40,2 |
| Gumové SKS | 43,9 |
| Chloroprenový kaučuk | 28 |
| Polyvinylchloridové linoleum | 14,3 |
| Dvouvrstvé polyvinylchloridové linoleum | 17,9 |
| Polyvinylchloridové linoleum na plstěné bázi | 16,6 |
| Polyvinylchloridové linoleum na teplé bázi | 17,6 |
| Polyvinylchloridové linoleum na bázi tkaniny | 20,3 |
| Gumové linoleum (Relin) | 27,2 |
| Parafínový parafín | 11,2 |
| Pěnový plast PVC-1 | 19,5 |
| Pěnový plast FS-7 | 24,4 |
| Pěnový plast FF | 31,4 |
| Expandovaný polystyren PSB-S | 41,6 |
| Polyuretanová pěna | 24,3 |
| Dřevovláknitá deska | 20,9 |
| Polyvinylchlorid (PVC) | 20,7 |
| Polykarbonát | 31 |
| Polypropylen | 45,7 |
| Polystyren | 39 |
| Vysokotlaký polyethylen | 47 |
| Nízkotlaký polyethylen | 46,7 |
| Guma | 33,5 |
| Ruberoid | 29,5 |
| Kanálové saze | 28,3 |
| Seno | 16,7 |
| Sláma | 17 |
| organické sklo (plexisklo) | 27,7 |
| Textolit | 20,9 |
| Tol | 16 |
| TNT | 15 |
| Bavlna | 17,5 |
| Celulóza | 16,4 |
| Vlna a vlněná vlákna | 23,1 |
Prameny:
- GOST 147-2013 Tuhá minerální paliva. Stanovení vyšší výhřevnosti a výpočet nižší výhřevnosti.
- GOST 21261-91 Ropné produkty. Metoda stanovení vyšší výhřevnosti a výpočtu nižší výhřevnosti.
- GOST 22667-82 Přírodní hořlavé plyny. Výpočtová metoda pro stanovení výhřevnosti, relativní hustoty a Wobbeho čísla.
- GOST 31369-2008 Zemní plyn. Výpočet výhřevnosti, hustoty, relativní hustoty a Wobbeho čísla na základě složení složek.
- Zemsky G. T. Hořlavé vlastnosti anorganických a organických materiálů: referenční kniha M.: VNIIPO, 2016 - 970 s.
V této lekci se naučíme, jak vypočítat množství tepla, které palivo uvolňuje při spalování. Kromě toho zvážíme vlastnosti paliva - měrné spalné teplo.
Protože celý náš život je založen na pohybu a pohyb je většinou založen na spalování paliva, je studium tohoto tématu velmi důležité pro pochopení tématu „Tepelné jevy“.
Po prostudování problematiky spojené s množstvím tepla a měrnou tepelnou kapacitou přejděme k úvahám množství tepla uvolněného při spalování paliva.
Definice
Palivo- látka, která při některých procesech vytváří teplo (spalování, jaderné reakce). Je zdrojem energie.
Palivo se děje pevné, kapalné a plynné(Obr. 1).
Rýže. 1. Druhy paliv
- Mezi pevná paliva patří uhlí a rašeliny.
- Mezi kapalná paliva patří ropa, benzín a další ropné produkty.
- Mezi plynná paliva patří zemní plyn.
- Samostatně můžeme zdůraznit velmi běžné v poslední době jaderné palivo.
Spalování paliva je chemický proces, který je oxidační. Během spalování se atomy uhlíku spojují s atomy kyslíku a vytvářejí molekuly. V důsledku toho se uvolňuje energie, kterou člověk využívá pro své účely (obr. 2).
Rýže. 2. Tvorba oxidu uhličitého
K charakterizaci paliva se používá následující charakteristika: výhřevnost. Výhřevnost ukazuje, kolik tepla se uvolní při spalování paliva (obr. 3). Ve fyzice výhřevnost odpovídá pojmu měrné spalné teplo látky.
Rýže. 3. Měrné spalné teplo
Definice
Měrné spalné teplo- fyzikální veličina charakterizující palivo, která se číselně rovná množství tepla, které se uvolní při úplném spálení paliva.
Měrné spalné teplo se obvykle označuje písmenem . Jednotky:
Neexistuje žádná jednotka měření, protože spalování paliva probíhá při téměř konstantní teplotě.
Měrné spalné teplo se určuje experimentálně pomocí sofistikovaných přístrojů. Pro řešení problémů však existují speciální tabulky. Níže uvádíme hodnoty měrného spalného tepla pro některé druhy paliv.
|
Látka |
|
Tabulka 4. Měrné spalné teplo některých látek
Z uvedených hodnot je zřejmé, že při spalování se uvolňuje obrovské množství tepla, proto se používají jednotky měření (megajouly) a (gigajouly).
Pro výpočet množství tepla uvolněného při spalování paliva se používá následující vzorec:
Zde: - hmotnost paliva (kg), - měrné spalné teplo paliva ().
Na závěr poznamenáváme, že většina paliva používaného lidstvem je skladována pomocí sluneční energie. Uhlí, ropa, plyn – to vše vzniklo na Zemi vlivem Slunce (obr. 4).
Rýže. 4. Tvorba paliva
V další lekci si povíme o zákonu zachování a přeměny energie v mechanických a tepelných procesech.
Seznamliteratura
- Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlová V.A., Roizena I.I. Fyzika 8. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop obecný, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fyzika 8. - M.: Osvícení.
- Internetový portál „festival.1september.ru“ ()
- Internetový portál „school.xvatit.com“ ()
- Internetový portál “stringer46.narod.ru” ()
Domácí práce
Různé druhy paliva mají různé vlastnosti. To závisí na výhřevnosti a množství tepla uvolněného při úplném vyhoření paliva. Například relativní spalné teplo vodíku ovlivňuje jeho spotřebu. Výhřevnost se určuje pomocí tabulek. Poskytují srovnávací analýzy spotřeby různých energetických zdrojů.
Je tam obrovské množství hořlavin. z nichž každý má své pro a proti
Srovnávací tabulky
Pomocí srovnávacích tabulek je možné vysvětlit, proč mají různé energetické zdroje různou výhřevnost. Například:
- elektřina;
- metan;
- butan;
- propan-butan;
- nafta;
- palivové dříví;
- rašelina;
- uhlí;
- směsi zkapalněných plynů.
Propan je jedním z nejoblíbenějších druhů paliva
Tabulky mohou demonstrovat nejen například měrné spalné teplo motorové nafty. Ve srovnávacích rozborech jsou zahrnuty i další ukazatele: výhřevnost, objemové hustoty látek, cena za jednu část podmíněného napájení, účinnost otopných soustav, náklady na jeden kilowatt za hodinu.
V tomto videu se dozvíte, jak palivo funguje:
Ceny pohonných hmot
Díky srovnávacím analytickým zprávám jsou určeny vyhlídky na použití metanu nebo motorové nafty. Cena plynu v centralizovaném plynovodu má tendenci se zvyšovat. Může být dokonce vyšší než u motorové nafty. Proto se náklady na zkapalněný ropný plyn téměř nezmění a jeho použití zůstane jediným řešením při instalaci nezávislého zplynovacího systému.
Pro paliva a maziva (paliva a maziva) existuje několik typů názvů: pevné, kapalné, plynné a některé další hořlavé materiály, ve kterých se při reakci oxidace paliv a maziv vytvářející teplo přeměňuje jejich chemická tepelná energie na teplotní záření.
Uvolněná tepelná energie se nazývá výhřevnost různých druhů paliv při úplném spálení jakékoli hořlavé látky. Jeho závislost na chemickém složení a vlhkosti je hlavním ukazatelem výživy.
Tepelná náchylnost
Stanovení VOP paliva se provádí experimentálně nebo pomocí analytických výpočtů. Experimentální stanovení tepelné susceptibility se provádí experimentálně stanovením objemu tepla uvolněného při spalování paliva v tepelném zásobníku s termostatem a spalovací bombou.
V případě potřeby určete měrné spalné teplo paliva z tabulky Nejprve se provedou výpočty podle Mendělejevových vzorců. Existují vyšší a nižší třídy OTC paliva. Při nejvyšším relativním teple se při dohoření jakéhokoli paliva uvolňuje velké množství tepla. To zohledňuje teplo vynaložené na odpařování vody v palivu.
Při nejnižším stupni vyhoření je TTC nižší než při nejvyšším stupni, protože v tomto případě se uvolňuje méně odpařování. Při spalování paliva dochází k odpařování z vody a vodíku. Pro určení vlastností paliva se při technických výpočtech počítá s nižší relativní výhřevností, která je důležitým parametrem paliva.
V tabulkách měrného spalného tepla tuhých paliv jsou zahrnuty tyto složky: uhlí, palivové dříví, rašelina, koks. Zahrnují hodnoty VOP pevného hořlavého materiálu. Názvy paliv se zadávají do tabulek abecedně. Ze všech pevných forem paliv a maziv má největší schopnost přenosu tepla koks, černé uhlí, hnědé a dřevěné uhlí a také antracit. Mezi paliva s nízkou produktivitou patří:
- dřevo;
- palivové dříví;
- prášek;
- rašelina;
- hořlavá břidlice.
Ukazatele lihu, benzínu, petroleje a oleje jsou zapsány v seznamu kapalných paliv a maziv. Měrné spalné teplo vodíku, ale i různých forem paliva, se uvolňuje při bezpodmínečném spalování jednoho kilogramu, jednoho metru krychlového nebo jednoho litru. Nejčastěji se takové fyzikální vlastnosti měří v jednotkách práce, energie a množství uvolněného tepla.
V závislosti na tom, do jaké míry je OTC paliva a maziv vysoké, to bude jeho spotřeba. Tato způsobilost je nejdůležitějším parametrem paliva a je třeba ji zohlednit při projektování kotlů na různé druhy paliv. Výhřevnost závisí na vlhkosti a obsahu popela, jakož i z hořlavých přísad, jako je uhlík, vodík, těkavá hořlavá síra.
SG (měrné teplo) vyhoření alkoholu a acetonu je mnohem nižší než u klasických motorových paliv a maziv a u topného oleje je to 31,4 MJ/kg; Ukazatel účinnosti spalování zemního plynu je 41-49 MJ/kg. Jedna kcal (kilokalorie) se rovná 0,0041868 MJ. Kalorický obsah různých druhů paliva se od sebe liší z hlediska vyhoření. Čím více tepla jakákoliv látka odevzdává, tím větší je její přenos tepla. Tento proces se také nazývá přenos tepla. Na přenosu tepla se podílejí kapaliny, plyny a tvrdé částice.
Poměrně často se při výběru topných zařízení pro domy a chaty a při výběru topných systémů pro byt bere v úvahu výhřevnost paliva. Tento parametr je důležitý i při výběru palivových systémů pro automobily (při přechodu z kapalného paliva na plyn nebo elektřinu).
Stojí za zmínku, že v současné době mnoho vědeckých organizací, výzkumných ústavů, laboratoří a dokonce i specializovaných firem vyvíjí systémy, které mohou tento parametr zvýšit a umožnit optimálnější využití energie uvolněné při spalování. Toho je obvykle dosaženo zvýšením účinnosti instalace.
Přítomnost takového parametru je způsobena skutečností, že různé typy emitují různé množství tepla (energie) během procesu spalování, což je důležité zejména pro průmyslové závody a kotelny, protože výběr optimálního typu ušetří značné množství finančních prostředků. zdrojů na provoz průmyslových závodů.
Níže uvedeme definici výhřevnosti paliva, probereme jaké je měrné spalné teplo paliva a uvedeme hodnoty některých energetických zdrojů (měrné spalné teplo palivového dřeva, uhlí, ropných produktů).
Výhřevností různých druhů energetických zdrojů se rozumí množství tepelné energie (kilokalorií), které vznikne při spálení jedné jednotky palivového materiálu. K určení tohoto parametru se používá speciální zařízení, které se nazývá kalorimetr. Existuje další zařízení - kalorimetrická bomba.
V měřicích přístrojích jedna jednotka palivového materiálu ohřívá vodu, čímž vzniká vodní pára. Dále pára kondenzuje a zcela přechází do kapalného stavu, který se nazývá kondenzace. V tomto případě pára zcela předá tepelnou energii měřicímu zařízení. Nevýhodou těchto měřicích přístrojů je však to, že není měřena veškerá tepelná energie, která vzniká při spalování paliva. To je způsobeno tím, že při odpařování je množství tepelné energie větší než při kondenzaci. To znemožňuje měřit veškerou uvolněnou energii. Mezi nevýhody zařízení patří nepříliš ideální tepelná vodivost materiálů, ze kterých jsou vyrobena, což také snižuje skutečnou rychlost spalování. Tato kritéria jsou poměrně důležitá pro laboratorní výzkum, ale při měření pro praktické účely jsou zanedbávána. Při provozu průmyslových zařízení se tyto ztráty zvyšují díky účinnosti (nikoli 100 %).
V tomto případě se ukazatele získané v kalorimetrické bombě (kde je proces měření přesnější než v kalorimetru) nazývají nejvyšší výhřevnost palivového materiálu.
Kalorimetrické ukazatele představují nejnižší výhřevnost paliva, která se liší od nejvyšší hodnoty 600x(9H+W)/100, kde H a W jsou množství vodíku a vlhkosti obsažené v jednotce konkrétního palivového materiálu. Je třeba připomenout, že podle amerických norem se pro výpočty používá nejvyšší hodnota a pro země s metrickým systémem se používá nejnižší hodnota. V tuto chvíli existuje otázka přechodu metrického systému na vyšší ukazatel, protože jej řada vědců považuje za optimálnější.
Hodnoty pro různé druhy palivového materiálu
Mnoho lidí se často zajímá o hodnotu měrného spalného tepla paliva pro konkrétní typ nosiče energie a poměrně často se lidé zajímají o výhřevnost palivového dřeva. To je obzvláště aktuální v poslední době, kdy začala móda klasických kamen v domácnostech. Výhřevnost palivového dřeva se u různých druhů dřeva často udává; Níže jsou uvedeny hodnoty pro následující typy palivového materiálu:
- Výhřevnost palivového dřeva (bříza, jehličnaté) je v průměru 14,5-15,5 MJ/kg. Hnědé uhlí má stejnou rychlost přenosu tepla.
- Přenos tepla uhlím je 22 MJ/kg.
- Tato hodnota se u rašeliny pohybuje v rozmezí 8-15 MJ/kg.
- Hodnota pro palivové brikety se pohybuje v rozmezí 18,5-21 MJ/kg.
- Plyn dodávaný do obytných budov má ukazatel 45,5 MJ/kg.
- Pro plyn v lahvích (propan-butan) je to 36 MJ/kg.
- Nafta má ukazatel 42,8 MJ/kg.
- U různých značek benzinu se hodnota pohybuje v rozmezí 42-45 MJ/kg.
Konkrétní hodnoty
Specifické hodnoty spalování byly vypočteny pro řadu palivových materiálů. Jedná se o fyzikální veličiny, které ukazují množství tepelné energie vzniklé v důsledku spalování jedné jednotky. Obvykle se měří v joulech na kilogram (nebo metr krychlový). V USA se hodnoty uvádějí v kaloriích na kilogram. Tyto koeficienty jsou přenos tepla. Měří se v laboratoři, poté se data zapisují do speciálních tabulek, které jsou veřejně dostupné. Čím vyšší je přenos tepla energetického zdroje (teplo vyrobené spalováním paliva), tím účinnější je palivo. To znamená, že ve stejné instalaci se stejnou účinností bude spotřeba nižší u paliva, které má vyšší hodnotu přenosu tepla.
Měrné spalné teplo paliva se téměř vždy používá při projektových výpočtech (při projektování různých zařízení), jakož i při určování topných systémů a zařízení pro dům, byt, chatu atd.
Každý ví, že spotřeba paliva hraje v našich životech obrovskou roli. Palivo se používá téměř ve všech odvětvích moderního průmyslu. Zvláště často se používá palivo získané z ropy: benzín, petrolej, motorová nafta a další. Používají se také hořlavé plyny (metan a další).
Odkud pochází energie paliva?
Je známo, že molekuly se skládají z atomů. Aby bylo možné rozdělit jakoukoli molekulu (například molekulu vody) na její jednotlivé atomy, je nutné vynaložit energii (k překonání přitažlivých sil atomů). Experimenty ukazují, že když se atomy spojí do molekuly (to se děje při spalování paliva), energie se naopak uvolňuje.
Jak víte, existuje také jaderné palivo, ale o tom se zde nebudeme bavit.
Když palivo hoří, uvolňuje se energie. Nejčastěji se jedná o tepelnou energii. Experimenty ukazují, že množství uvolněné energie je přímo úměrné množství spáleného paliva.
Měrné spalné teplo
K výpočtu této energie se používá fyzikální veličina zvaná měrné spalné teplo paliva. Měrné spalné teplo paliva ukazuje, kolik energie se uvolní při spalování jednotkové hmotnosti paliva.
Označuje se latinským písmenem q. V soustavě SI je jednotkou měření této veličiny J/kg. Všimněte si, že každé palivo má své vlastní specifické spalné teplo. Tato hodnota byla naměřena téměř u všech druhů paliv a je určena z tabulek při řešení úloh.
Například měrné spalné teplo benzinu je 46 000 000 J/kg, petrolej je stejný a ethylalkohol 27 000 000 J/kg. Je snadné pochopit, že energie uvolněná při spalování paliva se rovná součinu hmotnosti tohoto paliva a měrného spalného tepla paliva:
Podívejme se na příklady
Podívejme se na příklad. 10 gramů etylalkoholu spáleno v lihové lampě za 10 minut. Najděte sílu alkoholové lampy.
Řešení. Pojďme zjistit množství tepla uvolněného při spalování alkoholu:
Q = q*m; Q = 27 000 000 J/kg * 10 g = 27 000 000 J/kg * 0,01 kg = 270 000 J.
Pojďme zjistit sílu alkoholové lampy:
N = Q/t = 270 000 J / 10 min = 270 000 J / 600 s = 450 W.
Podívejme se na složitější příklad. Hliníková pánev o hmotnosti m1 naplněná vodou o hmotnosti m2 byla zahřátá pomocí petrolejových kamen z teploty t1 na teplotu t2 (00C< t1 < t2
Řešení.
Pojďme zjistit množství tepla přijatého hliníkem:
Q1 = c1 * m1 * (t1 t2);
Pojďme zjistit množství tepla přijatého vodou:
Q2 = c2 * m2 * (t1 t2);
Pojďme zjistit množství tepla přijatého pánví s vodou:
Pojďme zjistit množství tepla, které vydává spálený benzín:
Q4 = Q3 / k * 100 = (Q1 + Q2) / k * 100 =
(c1 * m1 * (t1 t2) + c2 * m2 * (t1 t2)) / k * 100;
