Удельная теплота сгорания — это физическая величина, показывающая количество тепла, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива. Измеряется в Дж/кг или кал/кг.
- У древесины она составляет около 18,5 МДж/кг
- У бензина — 44 МДж/кг
Для измерения используются калориметрические методы.
Виды топлива
Человеку очень нужно тепло для всех процессов жизнедеятельности: например, для обогрева жилища, готовки, плавления металлов и получения других видов энергии. Чтобы получать тепло и свет, человек использует топливо. Когда люди впервые добыли огонь, без топлива тоже не обошлось — им послужила древесина.
Топливо — это любое вещество, выделяющее энергию в ходе сгорания.
Существует четыре группы видов топлива:
- твердое топливо,
- жидкое топливо,
- газообразное топливо.
На самом деле есть еще четвертая группа — ядерное топливо, но в этом случае механизм получения энергии другой. О нем мы рассказали в статье про ядерный реактор.
К твердому топливу относятся:
- древесина,
- горючие сланцы,
- уголь,
- торф.
Ископаемые твердые виды топлива, кроме сланцев, являются продуктом разложения органической массы растений. Торф — самый молодой из них, он представляет собой плотную массу, которая образовалась из перегнивших болотных растений. Уже не такие молодые (скажем, средних лет 🤣) бурые угли — это темная однородная масса, которая окисляется и рассыпается на свежем воздухе. Горючие сланцы — полезные ископаемые, дающие смолу. Каменные угли — ребята с повышенной прочностью и небольшой пористостью.
Жидкое топливо — это, например, бензин или нефть. Газообразное — это смесь, содержащая в себе водород и окись углерода.
В горючей части топлива всегда есть углерод, кислород, водород, сера и азот. Кислород в соединении с углеродом или водородом уменьшает тепло, которое выделяется в процессе горения. Азот переходит в продукты сгорания, не окисляясь. Сера — вредная примесь, при сгорании которой выделяется в 4 раза меньше теплоты, чем при сгорании углерода.
Удельная теплота сгорания топлива
Удельная теплота сгорания топлива – это количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы топлива, измеряемое в Дж/кг.
Формула:
Пример:
- Для бензина
- Для угля
Удельная теплота сгорания определяет энергетическую ценность топлива. Эта величина фигурирует в формуле количества теплоты, выделяемого при сгорании топлива.
|
Количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива Q = qm Q — количество теплоты [Дж] q — удельная теплота сгорания [Дж/м3] m — масса [кг] |
Удельная теплота сгорания — это табличная величина, которая показывает, какое количество энергии выделится при сгорании 1 кг топлива.
Ниже представлены таблицы с некоторыми значениями удельной теплоты сгорания.
Твердое топливо
|
Вещество |
Удельная теплота сгорания, МДж/кг |
|---|---|
|
Бурый уголь |
9,3 |
|
Древесный уголь |
29,7 |
|
Сухие дрова |
8,3 |
|
Древесные чурки |
15,0 |
|
Каменный уголь марки А-I |
20,5 |
|
Каменный уголь марки А-II |
30,3 |
|
Кокс |
30,3 |
|
Порох |
3,0 |
|
Торф |
15,0 |
Жидкое топливо
|
Вещество |
Удельная теплота сгорания, МДж/кг |
|---|---|
|
Бензин, нефть |
46,0 |
|
Дизельное топливо |
42,0 |
|
Керосин |
43,0 |
|
Мазут |
40,0 |
|
Этиловый спирт |
27,0 |
Газообразное топливо
|
Вещество |
Удельная теплота сгорания, МДж/м³ |
|---|---|
|
Водород |
120,8 |
|
Генераторный газ |
5,5 |
|
Коксовый газ |
16,4 |
|
Природный газ |
35,5 |
|
Светильный газ |
21,0 |
Получи больше пользы от Skysmart:
-
Подтяни оценки на курсах по физике.
-
Выбирай из 890+ репетиторов по физике.
Записывайся на бесплатные курсы для детей.
Решение задач
Задачка простая
В топке паровой машины сгорело 50 кг каменного угля, удельная теплота сгорания которого равна 30 МДж/кг. Какое количество теплоты выделилось в этом процессе?
Решение
В условии задачи есть все необходимые данные, поэтому переводим их в СИ и подставляем в формулу.
СИ — международная система единиц. «Перевести в СИ» означает перевести все величины в метры, секунды и другие единицы измерения без приставок. Исключение — килограмм с приставкой «кило».
Переводим удельную теплоту сгорания в СИ:
30 МДж/кг = 30 000 000 Дж/кг
Подставляем значения в формулу:
Q = qm = 30 000 000 50 = 1 500 000 000 = 1500 МДж
Ответ: в процессе сгорания выделилось 1500 МДж.
Задачка сложная
Сколько килограммов воды можно нагреть на спиртовке при температуре 30°С, если сжечь в ней 21 грамм спирта? КПД спиртовки равен 30%.
Удельная теплота сгорания спирта — 2,9·107 Дж/кг.
Удельная теплоемкость воды — 4200 Дж/(кг·°С).
Решение
Ответ: можно нагреть 1,45 кг воды.
Попробуйте подготовку к ЕГЭ по физике онлайн с опытным преподавателем в Skysmart!
