Энергия топлива. Удельная теплота сгорания

Научиться понимать, как рассчитывать количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива, и использовать удельную теплоту сгорания для сравнения разных видов топлива.

Знание об энергии топлива и удельной теплоте сгорания помогает понять, почему одни виды топлива эффективнее других, как выбирать топливо для отопления, транспорта и электростанций, а также осознанно относиться к энергосбережению.

• При сгорании топлива выделяется энергия, которая проявляется в виде теплоты.
• Разные виды топлива при одинаковой массе выделяют разное количество теплоты.
• Удельная теплота сгорания — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании 1 кг топлива.
• Количество теплоты, выделяемое при сгорании, прямо пропорционально массе топлива.
• Удельная теплота сгорания является характеристикой вещества и не зависит от массы топлива.
• Знание удельной теплоты сгорания позволяет сравнивать энергетическую ценность разных видов топлива.
• Сгорание топлива сопровождается химическими реакциями окисления, при которых выделяется тепло.

Топливо

Вещество, которое сгорает с выделением большого количества теплоты, например, уголь, нефть, природный газ, дрова.

Энергия топлива

Внутренняя энергия, запасённая в веществе, которая освобождается при его сгорании в виде тепла.

Удельная теплота сгорания

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании 1 кг топлива. Обозначается буквой q.

Количество теплоты

Энергия, переданная телу или выделившаяся при тепловых процессах, измеряется в джоулях (Дж).

Полное сгорание

Сгорание, при котором топливо окисляется полностью, без остатка, выделяя максимально возможную теплоту.

• Удельная теплота сгорания обозначается буквой q и измеряется в Дж/кг (джоуль на килограмм).
• Формула для расчёта количества теплоты при сгорании: Q = q·m, где Q — количество теплоты (Дж), q — удельная теплота сгорания (Дж/кг), m — масса топлива (кг).
• Удельная теплота сгорания различных веществ: например, для сухих дров q ≈ 10 МДж/кг, для каменного угля q ≈ 27 МДж/кг, для природного газа q ≈ 44 МДж/кг.
• Чем больше удельная теплота сгорания, тем больше тепла выделяет 1 кг топлива при сгорании.
• При сгорании топлива выделяется теплота, которая может быть использована для нагрева воды, работы двигателей и т.д.
• Удельная теплота сгорания определяется экспериментально и является табличной величиной.

1. Пример 1расчёт
   • Если сжечь 2 кг сухих дров (q = 10 МДж/кг)
   • то выделится Q = 10 МДж/кг · 2 кг = 20 МДж теплоты — этого хватит, чтобы вскипятить около 60 литров воды
2. Пример 2случай
   • При сгорании 1 литра бензина (примерно 0,7 кг) выделяется около 31 МДж энергии, что позволяет автомобилю проехать несколько километров
3. Пример 3случай
   • В природном газе, который используется в газовых плитах, удельная теплота сгорания около 44 МДж/кг, поэтому для приготовления пищи нужно небольшое количество газа

• Водород имеет самую высокую удельную теплоту сгорания среди распространённых топлив — около 120 МДж/кг, что почти в три раза больше, чем у бензина.
• При сгорании 1 кг природного газа выделяется столько же тепла, сколько при сгорании примерно 1,5 кг каменного угля, поэтому газ считается более эффективным топливом.
• В древности люди использовали дрова как основное топливо, но с развитием промышленности перешли на уголь, а затем на нефть и газ, потому что их удельная теплота сгорания выше.

• При работе с горючими веществами (спиртовки, газовые горелки) необходимо соблюдать правила пожарной безопасности: не оставлять без присмотра, держать подальше от легковоспламеняющихся предметов.
• При сгорании топлива выделяются продукты сгорания, которые могут быть токсичны, поэтому важно обеспечивать вентиляцию в помещениях.

• Внутренняя энергия и способы её изменения
• Количество теплоты. Удельная теплоёмкость
• Тепловые двигатели
• Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах