Удельная теплота сгорания топлива в физике - формулы и определение с примерами

Горение и удельная теплота сгорания топлива:

Каждый из вас неоднократно зажигал газовую горелку или растапливал печь, чтобы вскипятить воду, сварить суп, т. е. получить энергию от сгорания газа, дров и передать ее приготовляемой пище.

Величина, численно равная количеству энергии, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива, называется удельной теплотой сгорания топлива.

Обозначается удельная теплота сгорания буквой q. При полном сгорании 2 кг топлива выделится энергии (теплоты) в два раза больше, а при полном сгорании m кг — в m раз больше, т. е.

Почему при горении выделяется энергия? Вы уже знаете, что молекулы состоят из атомов. Молекула — достаточно устойчивая конструкция. Чтобы ее разрушить, т. е. разделить на атомы, надо затратить энергию. Зато при образовании молекулы из атомов энергия выделяется. В процессе горения образуются молекулы. Например, углерод, входящий в состав топлива, соединяется с двумя атомами кислорода воздуха. Образуется молекула углекислого газа (рис. 45). При этом выделяется энергия (теплота Q).

В таблице 2 представлены значения удельной теплоты сгорания q для различных видов топлива. Проанализируйте данные таблицы 2. Из нее следует, что наибольшее количество теплоты выделяется при сгорании газообразного водорода:

Для любознательных:

Водород — один из высокоэнергетических видов топлива. Кроме того, продуктом сгорания водорода является обычная вода. Это делает водород экологически наиболее чистым топливом, что для нас очень важно. Однако газообразный водород взрывоопасен. К тому же, он имеет самую малую плотность в сравнении с другими газами при равной температуре и давлении, что создает сложности со сжижением водорода и его транспортировкой. Тем не менее водород представляет собой перспективный вид топлива.

• Заказать решение задач по физике

При сгорании других видов топлива (например, торфа, мазута, природного газа) в атмосферу выбрасываются вредные для здоровья человека и всего живого вещества (рис. 46): углекислый и угарный газы, зола и топочные шлаки, загрязняющие воздух, почву и воду. Именно в связи с загрязнением атмосферы вредными продуктами сгорания проблема социальных мероприятий по охране окружающей среды, поиска экологически чистого топлива является особенно актуальной.
Таблица 2. Удельная теплота сгорания разных видов топлива

 

Главные выводы:

1. Горение — процесс соединения атомов различных веществ с кислородом в результате химической реакции, сопровождающийся выделением энергии.
2. Удельная теплота сгорания определяет количество энергии (теплоты), выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива.
3. Сгорание топлива вызывает загрязнение окружающей среды.

Пример решения задачи:

Определите массу торфа, которую надо сжечь, чтобы довести до кипения воду массой = 10 кг, имеющую температуру = 20 °C. На нагревание воды идет одна пятая часть теплоты от сгорания торфа.
Дано:

Решение:

Количество теплоты, необходимое для нагревания воды, Торф при сгорании выделяет энергию По условию вода получит

Следовательно, Откуда

Ответ: