Энергия сгорания топлива

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

Приведена таблица удельной теплоты сгорания некоторых горючих материалов (стройматериалы, древесина, бумага, пластик, солома, резина и т. д.). Следует отметить материалы с высоким тепловыделением при сгорании. К таким материалам можно отнести: каучук различных типов, пенополистирол (пенопласт), полипропилен и полиэтилен.

Источники:

1. Абрютин А. А. и др. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод.
2. ГОСТ 147-2013 Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и расчет низшей теплоты сгорания.
3. ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.
4. ГОСТ 22667-82 Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе.
5. ГОСТ 31369-2008 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава.
6. Земский Г. Т. Огнеопасные свойства неорганических и органических материалов: справочник М.: ВНИИПО, 2016 — 970 с.

thermalinfo.ru

Удельная теплота сгорания топлива — урок. Физика, 8 класс.

Различные виды топлива (твёрдое, жидкое и газообразное) характеризуются общими и специфическими свойствами. К общим свойствам топлива относятся удельная теплота сгорания и влажность, к специфическим — зольность, сернистость (содержание серы), плотность, вязкость и другие свойства.

Удельная теплота сгорания топлива — это количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании \(1\) кг твёрдого или жидкого топлива или \(1\) м³ газообразного топлива.

Энергетическая ценность топлива в первую очередь определяется его удельной теплотой сгорания.

Удельная теплота сгорания обозначается буквой \(q\). Единицей удельной теплоты сгорания является \(1\) Дж/кг для твёрдого и жидкого топлива и \(1\) Дж/м³ для газообразного топлива.

Удельную теплоту сгорания на опыте определяют довольно сложными методами.

Таблица 2. Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива.

Твёрдое топливо

Жидкое топливо

Газообразное топливо

(при нормальных условиях)

Из этой таблицы видно, что наибольшей является удельная теплота сгорания водорода, она равна \(120\) МДж/м³. Это значит, что при полном сгорании водорода объёмом \(1\) м³ выделяется \(120\) МДж \(=\)\(120\)⋅106 Дж энергии.

Водород — один из высокоэнергетических видов топлива. Кроме того, продуктом сгорания водорода является обычная вода, в отличие от других видов топлива, где продуктами сгорания являются углекислый и угарный газы, зола и топочные шлаки. Это делает водород экологически наиболее чистым топливом.

Однако газообразный водород взрывоопасен. К тому же он имеет самую малую плотность в сравнении с другими газами при равной температуре и давлении, что создаёт сложности со сжижением водорода и его транспортировкой.

Общее количество теплоты \(Q\), выделяемое при полном сгорании \(m\) кг твёрдого или жидкого топлива, вычисляется по формуле:

Q=qm.

Общее количество теплоты \(Q\), выделяемое при полном сгорании \(V\) м³ газообразного топлива, вычисляется по формуле:

Q=qV.

Влажность (содержание влаги) топлива снижает его теплоту сгорания, так как увеличивается расход теплоты на испарение влаги и увеличивается объём продуктов сгорания (из-за наличия водяного пара).
Зольность — это количество золы, образующейся при сгорании минеральных веществ, содержащихся в топливе. Минеральные вещества, содержащиеся в топливе, понижают его теплоту сгорания, так как уменьшается содержание горючих компонентов (основная причина) и увеличивается расход тепла на нагрев и плавление минеральной массы.
Сернистость (содержание серы) относится к отрицательному фактору топлива, так как при его сгорании образуются сернистые газы, загрязняющие атмосферу и разрушающие металл. Кроме того, сера, содержащаяся в топливе, частично переходит в выплавляемый металл, сваренную стекломассу, снижая их качество. Например, для варки хрустальных, оптических и других стёкол нельзя использовать топливо, содержащее серу, так как сера значительно понижает оптические свойства и колер стекла.

www.yaklass.ru

Энергия топлива - Класс!ная физика

Энергия топлива

Подробности

Просмотров: 389

В природе существует много горючих веществ, которые при сгорании выделяют тепло.

Однако, топливом можно считать лишь те горючие вещества, у которые обладают большой удельной теплотой сгорания, низкой температурой воспламенения. отсутствием вредных продуктов сгорания, широко распространены в природе, просты в добыче и транспортировке.

Чем больше выделяется тепла при сгорании топлива, тем лучше.

Разные виды топлива одинаковой массы при полном сгорании выделяют разное количество теплоты. Сравнить количества теплоты , выделившиеся при сгорании разных видов топлива можно,используя физическую величину - удельную теплоту сгорания.

Удельная тплота сгорания показывает, какое количество теплоты выделится при полном сгорании 1 кг данного топлива.
Единица измерения удельной теплоты сгорания в системе СИ:
[ q ] = 1 Дж/кг
Расчетная формула для количества теплоты, выделившейся при полном сгорании топлива:

где Q - количество выделившейся теплоты ( Дж ),
q - удельная теплота сгорания ( Дж/кг ),
m - масса сгоревшего топлива ( кг )

ИНТЕРЕСНО

Растения ежегодно производят 300 000 000 000 т кислорода. А при старте одной лишь ракеты сжигается в качестве топлива от 100 т до 1000 т жидкого кислорода.

Можно ли получить холод при сжигании угля ?

Получение из угля не жара, а холода каждодневно осуществляется на заводах так называемого «сухого льда». Уголь сжигается в котлах, а образующейся дым очищается и содержащийся в нем углекислый газ улавливается щелочным раствором. Затем щелочной раствор нагревают и из него выделяется углекислый газ. Углекислый газ при последующем охлаждении и сжатии переводится в жидкое состояние под давлением 70 атм. Эта жидкая углекислота в толстостенных баллонах доставляется на заводы шипучих напитков. Она так холодна, чтобы может заморозить грунт, как делалось при сооружении метро.
Для многих целей в промышленности и в медицине требуется углекислота в твердом виде – «сухой лед», который и получают при дальнейшем охлаждении углекислоты.

Самое горячее пламя получается при сгорании субнитрида углерода (C4N2), дающего при 1 атм. температуру 5261 K.

ЗАГЛЯНИ НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ

Что такое пламя, и как оно выглядит в невесомости.
Как тушат огонь с помощью огня?
Опыт Фарадея.
Пламя, отпечатанное на бумаге.

ПЛАМЯ СВЕЧИ

В пламени любого источника света имеется очень накаленная полоса, а в других частях теплота почти незаметна. Зажгите свечу и наблюдайте за фитилем. В пламени свечи легко различить отдельные полосы. Внизу вы увидите коричневую точку l, где свет почти не воспринимаем для глаза, а несколько выше синеватую часть m.

В синюю часть пламени кислород не проникает, и газы здесь не горят, оставаясь невоспламеняемыми. Это резервуар, питающий часть n, в которой газы подвергаются полному сгоранию. Вид этой полосы ярко красный. Часть n окружает полоса r, плохо видимая, но самая горячая из всех. Здесь происходит процесс полного сжигания углерода.

Любознательным

Глянцевая черная ткань

Почему одни ткани блестят, а другие — нет? Почему черный фетр с одной стороны выглядит глянцевым, а с другой — матовым, тусклым? Черные краски для стен бывают как глянцевые, так и матовые. Как черная поверхность может блестеть, если предмет черного цвета поглощает свет в видимом спектре?

Оказывается...
Ткань блестит, если нити в ней расположены в правильном порядке параллельно друг другу и как бы образуют на поверхности ткани бороздки. Под определенными углами такая ткань довольно сильно отражает падающий на нее свет. Под другими углами это отражение слабее. Поэтому, когда ткань поворачивают в лучах света, она отражает то лучше, то хуже, иначе говоря, блестит. Наилучшее отражение наблюдается тогда, когда линия, перпендикулярная бороздкам ткани, делит пополам угол (является его биссектрисой) между падающим лучом света и лучом, отраженным от поверхности в направлении глаза наблюдателя.

Источник: «Физический фейерверк» Дж. Уокер

class-fizika.ru

Энергия топлива. Удельная теплота сгорания

«Чтобы согреть других, свеча должна сгореть»

М.Фарадей.

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

Задачи урока:

образовательные:

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

развивающие:

• 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.

воспитательные:

• 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 м³, 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.

Уголь – твердое.

Природный газ – газообразное.

Нефть - жидкое.

Древесина – твердое.

Бензин – жидкое.

Торф – твердое.

Антрацит – твердое.

Керосин – жидкое.

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"). 

Предлагаю вам объединиться в группы (1 и 2, 3 и 4 парта) и выполнить следующие задания (по раздаточному материалу). На выполнение вам дается 5 минут, после чего обсудим полученные результаты.

Задания группам:

• 1 группа: при подготовке к урокам в течение 2 часов вы тратите 800 кДж энергии. Восстановите ли вы запас энергии, если съедите пачку чипсов 28г и выпьете стакан «Кока-колы» (200г) ?
• 2 группа: на какую высоту может подняться человек массой 70 кг, если съест бутерброд с маслом (100г пшеничного хлеба и 50г сливочного масла).
• 3 группа: достаточно ли для Вас потребление в течение дня 100 г творога, 50 г пшеничного хлеба,50 г говядины и 100 г картофеля, 200 г сладкого чая (1 стакан). Необходимое количество энергии для учащегося 8 класса составляет 1,2 МДж.
• 4 группа: с какой скоростью должен бежать спортсмен массой 60 кг, если он съест бутерброд с маслом (100г пшеничного хлеба и 50г сливочного масла).
• 5 группа: сколько шоколада может съесть подросток массой 55 кг, чтобы восполнить потраченную им энергию при чтении книги сидя? (в течение часа)

Примерные энергозатраты подростка массой 55 кг за 1 час при различных видах деятельности

• 6 группа: Восстановит ли спортсмен массой 70 кг запас энергии после плавания в течение 20 мин, если съест 50 г ржаного хлеба и 100 г говядины?

Примерные энергозатраты человека за 1 час при различных видах деятельности (на 1 кг массы)

Группы представляют решение задачи на листке ватмана, далее поочередно выходят к доске и объясняют его.

5. Рефлексия. Итог урока.

Давайте вспомним, какие задачи мы ставили перед собой в начале урока? Все ли мы достигли?

Ребята по кругу высказываются одним предложением, выбирая начало фразы из рефлексивного экрана на доске:

• сегодня я узнал…
• было интересно…
• было трудно…
• я выполнял задания…
• я понял, что…
• теперь я могу…
• я почувствовал, что…
• я приобрел…
• я научился…
• у меня получилось …
• я смог…
• я попробую…
• меня удивило…
• урок дал мне для жизни…
• мне захотелось…

1. Что нового узнали на уроке?

2. Пригодятся ли эти знания в жизни?

Выставление оценок за урок самым активным учащимся.

6. Д.з

1. Параграф 10
2. Задача (1 на выбор):

• 1 уровень: сколько тепла при сгорании дают 10 кг древесного угля?
• 2 уровень: при полном сгорании нефти выделилось 132 кДж энергии. Какая масса нефти сгорела?
• 3 уровень: сколько теплоты выделяется при полном сгорании 0,5 литров спирта (плотность спирта 800 кг/м3)

rosuchebnik.ru

Тепловые машины. ДВС. Удельная теплота сгорания топлива

«Тепловые машины. ДВС.
Удельная теплота сгорания топлива»

Тепловые машины в термодинамике — это периодически действующие тепловые двигатели и холодильные машины (термокомпрессоры). Разновидностью холодильных машин являются тепловые насосы.

Устройства, совершающие механическую работу за счёт внутренней энергии топлива, называются тепловыми машинами (тепловыми двигателями). Для функционирования тепловой машины необходимы следующие составляющие: 1) источник тепла с более высоким температурным уровнем t1, 2) источник тепла с более низким температурным уровнем t2, 3) рабочее тело. Иначе сказать: любые тепловые машины (тепловые двигатели) состоят из нагревателя, холодильника и рабочего тела.

В качестве рабочего тела используются газ или пар, поскольку они хорошо сжимаются, и в зависимости от типа двигателя может быть топливо (бензин, керосин), водяной пар и пр. Нагреватель передаёт рабочему телу некоторое количество теплоты (Q1), и его внутренняя энергия увеличивается, за счёт этой внутренней энергии совершается механическая работа (А), затем рабочее тело отдаёт некоторое количество теплоты холодильнику (Q2) и охлаждается при этом до начальной температуры. Описанная схема представляет цикл работы двигателя и является общей, в реальных двигателях роль нагревателя и холодильника могут выполнять различные устройства. Холодильником может служить окружающая среда.

Поскольку в двигателе часть энергии рабочего тела передается холодильнику, то понятно, что не вся полученная им от нагревателя энергия идет на совершение работы. Соответственно, коэффициент полезного действия двигателя (КПД) равен отношению совершенной работы (А) к количеству теплоты, полученному им от нагревателя (Q1):

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Существует два типа двигателей внутреннего сгорания (ДВС): карбюраторный и дизельный. В карбюраторном двигателе рабочая смесь (смесь топлива с воздухом) готовится вне двигателя в специальном устройстве и из него поступает в двигатель. В дизельном двигателе горючая смесь готовится в самом двигателе.

 ДВС состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень; в цилиндре имеются два клапана, через один из которых горючая смесь впускается в цилиндр, а через другой отработавшие газы выпускаются из цилиндра. Поршень с помощью кривошипно-шатунного механизма соединяется с коленчатым валом, который приходит во вращение при поступательном движении поршня. Цилиндр закрыт крышкой.

Цикл работы ДВС включает четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Во время впуска поршень движется вниз, давление в цилиндре уменьшается, и в него через клапан поступает горючая смесь (в карбюраторном двигателе) или воздух (в дизельном двигателе). Клапан в это время закрыт. В конце впуска горючей смеси закрывается клапан.

Во время второго такта поршень движется вверх, клапаны закрыты, и рабочая смесь или воздух сжимаются. При этом температура газа повышается: горючая смесь в карбюраторном двигателе нагревается до 300— 350 °С, а воздух в дизельном двигателе — до 500—600 °С. В конце такта сжатия в карбюраторном двигателе проскакивает искра, и горючая смесь воспламеняется. В дизельном двигателе в цилиндр впрыскивается топливо, и образовавшаяся смесь самовоспламеняется.

При сгорании горючей смеси газ расширяется и толкает поршень и соединенный с ним коленчатый вал, совершая механическую работу. Это приводит к тому, что газ охлаждается.

Когда поршень придёт в нижнюю точку, давление в нём уменьшится. При движении поршня вверх открывается клапан, и происходит выпуск отработавшего газа. В конце этого такта клапан закрывается.

Паровая турбина

Паровая турбина представляет собой насаженный на вал диск, на котором укреплены лопасти. На лопасти поступает пар. Пар, нагретый до 600 °С, направляется в сопло и в нём расширяется. При расширении пара происходит превращение его внутренней энергии в кинетическую энергию направленного движения струи пара. Струя пара поступает из сопла на лопасти турбины и передаёт им часть своей кинетической энергии, приводя турбину во вращение. Обычно турбины имеют несколько дисков, каждому из которых передаётся часть энергии пара. Вращение диска передаётся валу, с которым соединён генератор электрического тока.

Удельная теплота сгорания топлива

При сгорании различного топлива одинаковой массы выделяется разное количество теплоты. Например, хорошо известно, что природный газ является энергетически более выгодным топливом, чем дрова. Это значит, что для получения одного и того же количества теплоты, масса дров, которые нужно сжечь, должна быть существенно больше массы природного газа. Следовательно, различные виды топлива с энергетической точки зрения характеризуются величиной, называемой удельной теплотой сгорания топлива.

Удельная теплота сгорания топлива — физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг.

Удельная теплота сгорания обозначается буквой q, её единицей является 1 Дж/кг.

Значение удельной теплоты определяют экспериментально. Наибольшую удельную теплоту сгорания имеет водород, наименьшую — порох.

Удельная теплота сгорания нефти — 4,4*10⁷ Дж/кг. Это означает, что при полном сгорании 1 кг нефти выделяется количество теплоты 4,4*10⁷ Дж. В общем случае, если масса топлива равна m, то количество теплоты Q, выделяющееся при его полном сгорании, равно произведению удельной теплоты сгорания топлива q на его массу:

 Q = qm.

Конспект урока по физике в 8 классе «Тепловые машины. ДВС. Удельная теплота сгорания».

Следующая тема: «Электризация тел».

uchitel.pro

Энергия топлива. Удельная теплота сгорания » ГДЗ (решебник) по физике 7-11 классов

783. Удельная теплота сгорания каменного угля равна 27 МДж/кг. Что это означает?
Это означает, что при полном сгорании каменного угля массой 1 кг выделяется 27 МДж.

784. Сколько тепла при сгорании дают 10 кг древесного угля?

785. Сколько выделится тепла при полном сгорании 10 кг сухих березовых дров?

786. Сколько тепла дают 20 кг торфа при полном сгорании?

787. Какое количество теплоты выделится при сгорании керосина массой 300 г?

788. Заряд пороха в патроне пулемета имеет массу 3,2 г. Теплота сгорания пороха 3,8 МДж/кг. Сколько выделяется тепла при каждом выстреле?

789. Сколько теплоты выделится при полном сгорании 4 л керосина?

790. Сколько теплоты выделится при полном сгорании нефти массой 3,5 т?

791. Какую массу угля надо сжечь, чтобы выделилось 40800 кДж тепла?

792. При полном сгорании нефти выделилось 132 кДж тепла. Какая масса нефти сгорела?

793. Какая масса древесного угля может заменить 60 т нефти?

794. Какая масса древесного угля при сгорании дает столько же энергии, сколько выделяется при сгорании четырех литров бензина?

795. Во сколько раз меньше тепла дают при полном сгорании сухие березовые дрова, чем бензин такой же массы?

796. Начальная температура двух литров воды 20 °С. До какой температуры можно было бы нагреть эту воду при сжигании 10 г спирта? (Считать, что теплота сгорания спирта целиком пошла на нагревание воды.)

797. Воду массой 0,3 кг нагрели на спиртовке от 20 °С до 80 °С и сожгли при этом 7 г спирта. Определите КПД спиртовки.

798. При нагревании 4 л воды на 55 °С в примусе сгорело 50 г керосина. Каков КПД примуса?

799. Сталь массой 2 кг нагревается на 1000 °С кузнечным горном. Каков КПД кузнечного горна, если для этого расходуется 0,6 кг кокса?

800. Сколько нужно сжечь керосина в керосинке, чтобы довести от 15 °С до кипения 3 кг воды, если КПД керосинки 30%?

801. КПД вагранки (шахтной печи) 60%. Сколько надо древесного угля, чтобы нагреть 10000 кг чугуна от 20 °С до 1100 °С?

802. Для сгорания в топке одного килограмма древесного угля требуется 30 кг воздуха. Воздух поступает в топку при температуре 20 °С и уходит в дымоход при температуре 400 °С. Какая часть энергии топлива уносится воздухом в трубу? (Теплоемкость воздуха принять равной 1000 Дж/кг • °С при постоянном давлении.)

kupuk.net

Условное топливо — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Условное топливо — принятая при расчетах единица учёта органического топлива, то есть нефти и её производных, природного и специально получаемого при перегонке сланцев и каменного угля, газа, торфа – которая используется для счисления полезного действия различных видов топлива в их суммарном учёте.

Основной показатель топлива — удельная теплота сгорания. Для целей сравнения видов топлива введено понятие условного топлива.

Принято, что теплота сгорания 1 кг твердого (жидкого) условного топлива (или 1 куб. м газообразного) равна 29,3 МДж (7 000 ккал). Для пересчета натурального топлива в условное применяется калорийный эквивалент Эк, величина которого определяется отношением низшей теплоты сгорания конкретного рабочего топлива. Перевод натурального топлива в условное производится умножением количества натурального топлива на калорийный эквивалент.

Для пересчета натурального топлива в условное применяют калорийный эквивалент Эк, величина которого определяется отношением низшей теплоты сгорания конкретного рабочего топлива (Q 1 r к теплоте сгорания условного топлива Эк = Q 1 r / 29,3. Перевод натурального топлива в условное производится умножением количества натурального топлива на калорийный эквивалент Ву = Вн • Эк где Ву и Вн - количества условного и натурального топлива. зольность и влажность топлива уменьшает величину калорийного эквивалента. Значение калорийного эквивалента принимают в среднем: для нефти 1,4; природного газа 1,2; торфа 0,4; кокса 0,93. Понятие условного топлива Применяется при планировании и анализе теплоэнергетических процессов для удобства сопоставления различных видов топлива.

В СССР и России за единицу условного топлива (у. т.) принималась теплотворная способность 1 кг каменного угля = 29,3 МДж или 7000 ккал. тонна условного топлива (т. у. т.) — единица измерения энергии, равная 29,3 ГДж; определяется как количество энергии, выделяющееся при сгорании 1 тонны каменного угля. Международное энергетическое агентство (IEA) приняло за единицу нефтяной эквивалент, обычно обозначаемый аббревиатурой TOE (англ. Tonne of oil equivalent). Одна тонна нефтяного эквивалента равняется 41,868 ГДж или 11,63 МВт·ч.^[1][2] Применяется также единица — баррель нефтяного эквивалента (BOE): 1 toe = 7,11, 7,33 или 7,4 boe.

В США цены на энергоносители и в особенности на природный газ, часто измеряют в долларах ($) на единицу MMBtu(1 млн БТЕ) (1 Btu ≈ 1054,615 Дж. В Общероссийском классификаторе единиц измерения британская тепловая единица определена как 1,055 кДж^[3]. ), для этого используется понятие «термальная цена» топлива.^[4] Термальные цены на уголь могут заметно отличаться от цен на жидкое или газообразное топливо. Например, цена нефти в 2010 году — около 12$ за MMBtu, природного газа около 5$, а угля около 2$, что объясняется спросом на такие виды топлива.

Один гигаджоуль эквивалентен 26,8 м³ природного газа при стандартной температуре и давлении. Таким образом, 1 млн БТЕ = 28,263682 м³ природного газа при стандартной температуре и давлении. Ещё одно использование британской тепловой единицы — котировки цен на топливо (как правило, на англо-американских рынках). Один баррель нефти содержит 5,825⋅10⁶ BTU. Одна тысяча кубических метров природного газа содержит 35 800 000 BTU.^[5]

Поскольку BTU слишком маленькая единица в денежном измерении, для котировки часто используется терм, 1 терм = 100 000 BTU.

В энергетическом лесоводстве и сельском хозяйстве (особенно в Великобритании) за эталон Биомассы иногда берется т. н. ODT Топочно-высушенная тонна. Которая в определенной мере стандартизирует калорийность разных энергетических культур (традиционно речь идет о дровах)

В США также используется такой термин как Эквивалент галлона бензина (Gasoline gallon equivalent (GGE)), для сравнения бензина с другими видами жидкого и газообразного топлива. GGE рассчитывается для бензина в галлонах США при 114000 БТЕ/ галлон (0.120276 ГДж), или 7594 ккал/литр. Национальная конференция весов и измерений (NCWM) разработала стандартную единицу измерения для сжатого природного газа, определенную в Приложении D к Справочнику NIST 44 следующим образом: «1 Бензиновый [US] галлонный эквивалент (GGE) означает 2,567 кг (5,660 фунтов)) природного газа.»

Когда потребители заправляют свои автомобили СПГ в США, СПГ обычно измеряется и продается в единицах GGE. Это довольно полезно в сравнении с галлонами бензина.

ru.wikipedia.org

ФИЗИКА: ЗАДАЧИ на сгорание топлива с решениями

Задачи на сгорание топлива с решениями

Формулы, используемые на уроках «Задачи на сгорание топлива».

1 кДж = 10³ Дж;    1 МДж = 10⁶ Дж;    1т= 1000 кг;    1г = 0,001 кг

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1.  Сколько энергии выделится при сгорании 30 кг каменного угля?

Задача № 2.  Определите массу сгоревшего древесного угля, если при его сгорании выделилось 5,1 • 10⁸ Дж энергии.

Задача № 3.  Какова удельная теплота сгорания торфа, если при сгорании 15 кг торфа выделяется 2,1 • 10⁸ Дж энергии?

Задача № 4.  Сколько теплоты выделится при полном сгорании сухих березовых дров объемом 5 м³?

Задача № 5.  Какое количество теплоты выделится при полном сгорании пороха массой 25 г; торфа массой 0,5 т; каменного угля массой 1,5 т?

Задача № 6.  Сколько теплоты выделится при полном сгорании керосина объемом 0,25м³; спирта объемом 0,00005 м³; бензина объемом 25 л; нефти объемом 250 л?

Задача № 7.  Смешали бензин объемом 1,5 л и спирт объемом 0,5 л. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании этого топлива?

Задача № 8.  В топке котла парового двигателя сожгли торф массой 20 т. Какой массой каменного угля можно было бы заменить сгоревший торф? (Удельную теплоту сгорания торфа принять равной 1,5 • 10⁷ Дж/кг.)

Задача № 9.  Сколько спирта надо сжечь, чтобы изменить температуру воды массой 2 кг от 14 до 50 °С, если вся теплота, выделенная при горении спирта, пойдет на нагревание воды? 

Задача № 10. На сколько изменится температура воды, масса которой 22 кг, если ей передать всю энергию, выделившуюся при сгорании керосина, масса которого равна 10 г?

Задача № 11.    ЕГЭ

На спиртовке нагрели воду массой m = 400 г. Температура её повысилась от t₁ = 16 °С до t₂ = 71 °С. При этом сожгли m_с = 10 г спирта. Найти коэффициент полезного действия (КПД) установки. Удельная теплота сгорания спирта q = 2,7 • 107 Дж/кг.

Краткая теория для решения Задачи на сгорание топлива.

Это конспект по теме «Задачи на сгорание топлива». Выберите дальнейшие действия:

uchitel.pro

Энергия сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива.

Тема: Энергия сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива.

Цель :  сформировать понятие об энергии топлива, рассмотреть основы горения веществ и последствия сгорания топлива, обеспечить понимание учащимися сути удельной теплоты сгорания топлива, активизировать познавательную деятельность учащихся.

Задачи:
Образовательная:
Выяснить сущность процесса горения с точки зрения молекулярной теории, физическую сущность удельной теплоты сгорания топлива, применения данного явления в народном хозяйстве. 
Развивающая:
Содействие развитию мышления учащихся, навыков решения задач по применению формулы ; развивать способность учащихся логического мышления для решения познавательных задач, развивать способности учащихся выдвигать гипотезы, аргументировать их, грамотно выражать свои мысли вслух, анализировать наблюдаемые процессы и ситуации, связанные с охраной окружающей среды; воспитание разумного отношения к окружающей среде.
Воспитательная:
В целях воспитания бережного отношения к природе, рассмотреть вопросы экологии, связанные с процессом сгорания топлива;
 Методы обучения:  частично  поисковый, наглядно – иллюстративный.
Методы познания: наблюдение, сравнение, анализ 
Формы организации учебной деятельности:  групповая,  индивидуальная.
Оборудование Коллекция топлива. Весы, мензурка , разновес. Мультимедийный проектор. Компьютер 

 Тип урока: изучения нового материала.

Демонстрации: образцы различных видов топлива, горение свечи.

План изучения нового материала
1)Выделение энергии при сгорании топлива.
2)Удельная теплота сгорания топлива. Расчет количества теплоты при сгорании топлива.
3)Экологические последствия сгорания топлива.

ХОД УРОКА

1. На демонстрационном столе разложена коллекция видов топлива.

Учитель. Обратите внимание на демонстрационный стол и попробуйте сформулировать тему урока. Я помогу вам загадками. Разгадайте загадки разных народов:
●Чему на свете нет ни меры, ни веса, ни цены? (русская)
●Что даешь — съедает, от воды умирает (армянская)
●Что за озеро, в которое бросают дрова? (корякская)
О чем эти загадки? Какова разгадка?

Ученики. Огонь.
Учитель. Что является «едой» для огня?
Ученики :Топливо.

Учитель. А что такое топливо? Где используется топливо?
Ответы учащихся.

Учитель. Топливо - это горючие вещества, применяемые с целью получения энергии при их сгорании. При сгорании топлива выделяется значительная энергия.
Топливо — группа горючих веществ, основу которой составляет углерод.                                          

Состав топлива : углерод (50-97%), водород (10% и выше), сера (до 8%), азот (1,5-2% ), кислород(42-43 % ), влага.

Классификация топлива                        

ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ      ПО АГРЕГАТНОМУ СОСТОЯНИЮ     ПО  ПРИМЕНЕНИЮ

Природное(Нефть,       Твердое (уголь, торф, древесина)  В быту, в промышленности.

уголь, газ, торф,              Жидкое (моторное топливо),          в сельском хозяйстве,

древесина.)                       Газообразное (природный газ)       в автомобильном

Искусственное(кокс,                                                                 транспорте, ТЭЦ и т.д.

моторное топливо:

 бензин, солярка,

керосин ит.д.)   

2. Демонстрация . Горение свечи.
Учитель. Что наблюдаем? 
Ученики. Парафин тает, превращаясь в жидкость и испаряясь, и горит.
Взять пустой стакан и накрыть ею горящую свечу. Пламя начнет уменьшаться, и через некоторое время свеча погаснет.
Учитель. Какое условие горения нарушается?
Ученик. Для горения свечи нужен кислород. Доступ извне мы закрыли, а собственного кислорода в «атмосфере» стакана оказалось мало. Горение — это реакция веществ с кислородом, который является частью воздуха.
Учитель. Итак, при горении происходит соединение элементов с кислородом и образование новых веществ, новых молекул.
В процессе горения угля атомы углерода соединяются с двумя атомами кислорода, образуя углекислый газ. : С+О₂=СО₂+Q .

Учитель: Использование топлива основано как раз на явлении выделения энергии при соединении атомов. Все виды топлива обладают внутренней энергией, которая в них накапливалась многие годы под воздействием солнечного излучения. Важно уметь рассчитывать энергию, которая выделяется при сгорании. Как определить, какое количество теплоты выделяется при сгорании топлива? Для этого в лабораторных условиях нужно определить, какое количество теплоты выделяется при сгорании 1 кг любого топлива. Эту величину называют удельной теплотой сгорания топлива, и обозначают q. 

Записываем в тетрадях.
Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива. 
.

Работа с таблицей (фронтальный опрос)
Учитель. Одинаковая ли энергия выделяется при полном сгорании угля, газа, бензина. ?
Ответы учащихся.

Учитель: При сгорании какого топлива выделяется больше всего энергии?

Учащиеся : Водород

Учитель: Верно. Водород самое экономичное топливо, при его сгорании не выделяются ядовитые вещества. Японская автономная фирма “Мазда” в первой половине 1990 г. сконструировала и испытала первый в мире автомобиль с водородным двигателем. Он может преодолевать без дозаправки 230 км и развивать скорость до 170 км/час. Он снабжен роторным двигателем мощностью в 300 л.с. В 1996 году немецкий автомобильный концерн “Даймлер – Бенц” выпустил автомобиль на водородных топливных элементах. 

Учитель: Можно ли нагреть ведро воды с помощью свечи?
Ответы учащихся.

Учитель: Объясните почему?

Учитель: Что значит, что у сухих дров ?

Учащиеся: Это значит, что при сгорании 1 кг дров выделяется энергии, т. е. q.

Учитель: А при сгорании 2 кг дров сколько энергии выделяется?

Учащиеся: В 2 раза больше.

Учитель: А при сгорании m кг, например, дров, сколько выделится энергии?

Обучающиеся: 

Учитель: Схема для запоминания расчета количества теплоты:

3. Физкультминутка

Очень физику мы любим!
Шеей влево, вправо крутим.
Воздух – это атмосфера,
Если правда, хлопай смело.
В атмосфере есть азот,
Делай вправо поворот.
Так же есть и кислород,
Делай влево поворот,
Воздух обладает массой
Мы похлопаем всем классом.
Чем выше вверх, тем воздух реже,
Друг другу улыбнулись нежно!

4.Решение задачи.Упр.5(2)

5.Работа в группах (8 мин) Каждой группе даётся практическое задание.

1группе даётся кусок торфа. Нужно рассчитать количество теплоты, которое выделится при его сгорании.
2группе даётся сосновый брусок. Нужно рассчитать количество теплоты, которое выделится при его сгорании.
3 группе даётся бензин неизвестного объёма. Нужно рассчитать количество теплоты, которое выделится при его сгорании.

Учащиеся выдвигают гипотезы, что нужно знать, чтобы выполнить задание, каие приборы использовать, приходят к общему решению. (1 группа. Найти массу с помощью весов для твердого топлива. 2 группа. Найти объем, измеряя длину , ширину и высоту бруска, рассчитать массу по формуле m=ρ·ν. 3 группа. Найти объём с помощью мензурки и рассчитать массу по формуле m=ρ·ν. Затем, найдя q используя таблицу, рассчитать количество теплоты )
6.Учитель: Итак, ребята, казалось бы, мы с вами рассмотрели все вопросы, связанные со сгоранием топлива. Но мы не можем поставить на этом точку. Потому что, говоря о сгорании топлива, нельзя не сказать о проблемах, которые встают перед человечеством в этой связи. О каких проблемах идет речь? Конечно же, о проблемах экологии, охраны окружающей среды. 
Ежегодно при сгорании топлива в воздух попадают сотни миллионов тонн различных вредных веществ: сажа, оксиды углерода, азота, серы… Вы можете сказать, что углекислый газ полезен, потому что растения поглощают его из окружающей среды и в процессе фотосинтеза выделяют кислород. Это действительно так. Но только в умеренных количествах. За последние 30 лет количество углекислого газа повысилось на 15-20%. 
К 2020 г содержание углекислого газа должно еще удвоиться. Углекислый газ препятствует естественному охлаждению Земли, что приводит к повышению средней температуры на 2-3 °С. Это может привести к бурному таянию льдов и повышению уровня Мирового океана на 50-70м. Увеличение содержания углекислого газа губительно сказывается на всем живом, в том числе на человеке, вызывая различные болезни.

Выход:

1. Очистка воздуха, установка фильтров

2.   Беречь лес, увеличивать лесные массивы      

7. Домашнее задание:  § 10. Упр.5(1,3)

infourok.ru

Смотрите также

• 
  Ваз 2114 датчик положения распредвала
• 
  Нулевое то на хендай крета
• 
  Подшипник задний ступицы ваз 2108
• 
  С какого числа в россии переход на зимнюю резину
• 
  Для чего нужен грм ремень
• 
  Почему во время полета трясет самолет
• 
  Что такое карбюратор
• 
  Выдача путевых листов водителям
• 
  Горят постоянно стоп сигналы
• 
  Турбина на уаз патриот бензин
• 
  Редуктор планетарный принцип работы