السعة الحرارية المحددة لطاولة الاحتراق. الحرارة النوعية لاحتراق الوقود والمواد القابلة للاحتراق
أي وقود ، عند حرقه ، يطلق حرارة (طاقة) ، محسوبة بالجول أو السعرات الحرارية (4.3 جول = 1 سعر حراري). في الممارسة العملية ، لقياس كمية الحرارة التي يتم إطلاقها أثناء احتراق الوقود ، يتم استخدام المسعرات - أجهزة معقدة للاستخدام في المختبر. تسمى حرارة الاحتراق أيضًا القيمة الحرارية.
كمية الحرارة التي يتم الحصول عليها من احتراق الوقود لا تعتمد فقط على قيمتها الحرارية ، ولكن أيضًا على كتلتها.
لمقارنة المواد من حيث كمية الطاقة المنبعثة أثناء الاحتراق ، تكون قيمة الحرارة المحددة للاحتراق أكثر ملاءمة. يوضح مقدار الحرارة المتولدة أثناء احتراق كيلوغرام واحد (حرارة الاحتراق النوعية للكتلة) أو لتر واحد ، متر مكعب (حجم حرارة الاحتراق النوعية) من الوقود.
وحدات الحرارة النوعية لاحتراق الوقود المقبولة في النظام الدولي للوحدات هي kcal / kg ، MJ / kg ، kcal / m³ ، MJ / m³ ، وكذلك مشتقاتها.
يتم تحديد قيمة الطاقة للوقود بدقة من خلال قيمة حرارة الاحتراق الخاصة به. يتم التعبير عن العلاقة بين كمية الحرارة المتولدة أثناء احتراق الوقود وكتلته والحرارة النوعية للاحتراق بواسطة صيغة بسيطة:
س = ف م، حيث Q هي كمية الحرارة في J ، q هي الحرارة النوعية للاحتراق بوحدة J / كجم ، م هي كتلة المادة بالكيلوغرام.
بالنسبة لجميع أنواع الوقود ومعظم المواد القابلة للاحتراق ، تم تحديد قيم الحرارة النوعية للاحتراق وجدولتها منذ فترة طويلة ، والتي يستخدمها المتخصصون عند حساب الحرارة المنبعثة أثناء احتراق الوقود أو المواد الأخرى. في جداول مختلفة ، من الممكن وجود اختلافات طفيفة ، من الواضح أنها تفسر بطرق قياس مختلفة قليلاً أو قيمة حرارية مختلفة لنفس النوع من المواد القابلة للاحتراق المستخرجة من رواسب مختلفة.
من بين الوقود الصلب ، يحتوي الفحم على أعلى كثافة للطاقة - 27 ميجا جول / كجم (أنثراسايت - 28 ميجا جول / كجم). الفحم له مؤشرات مماثلة (27 ميجا جول / كجم). أقل بكثير من السعرات الحرارية الفحم البني- 13 ميجا جول / كجم. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي عادة على الكثير من الرطوبة (تصل إلى 60٪) ، والتي تبخر ، مما يقلل من قيمة إجمالي السعرات الحرارية.
يحترق الخث بدرجة حرارة 14-17 ميجا جول / كجم (حسب حالته - فتات ، مضغوط ، فحم حجري). الحطب المجفف إلى 20٪ تطلق الرطوبة من 8 إلى 15 ميجا جول / كجم. في الوقت نفسه ، يمكن أن تتضاعف كمية الطاقة المتلقاة من الحور الرجراج ومن خشب البتولا. تقريبا نفس المؤشرات تعطي الكريات من مواد مختلفة- من 14 إلى 18 ميجا جول / كجم.
أقل بكثير من تلك الصلبة ، فهي تختلف في قيم الحرارة النوعية للاحتراق أنواع السوائلوقود. وبالتالي ، فإن الحرارة النوعية لاحتراق وقود الديزل هي 43 ميجا جول / لتر ، والبنزين - 44 ميجا جول / لتر ، والكيروسين - 43.5 ميجا جول / لتر ، وزيت الوقود - 40.6 ميجا جول / لتر.
حرارة نوعيةيبلغ احتراق الغاز الطبيعي 33.5 ميجا جول / متر مكعب ، والبروبان - 45 ميجا جول / متر مكعب. الوقود الغازي الأكثر استهلاكًا للطاقة هو غاز الهيدروجين (120 ميجا جول / متر مكعب). إنه واعد جدًا لاستخدامه كوقود ، لكن لم يتم العثور عليه بعد. أفضل الخياراتتخزينها ونقلها.
مقارنة كثافة الطاقة لأنواع مختلفة من الوقود
عند المقارنة قيمة الطاقةالأنواع الرئيسية للوقود الصلب والسائل والغازي ، يمكن إثبات أن لترًا واحدًا من البنزين أو وقود الديزل يتوافق مع 1.3 متر مكعب من الغاز الطبيعي ، كيلوغرام واحد من الفحم - 0.8 متر مكعب من الغاز ، كيلوغرام واحد من الحطب - 0.4 متر مكعب من الغاز .
تعتبر القيمة الحرارية للوقود من أهم مؤشرات الكفاءة ، إلا أن اتساع نطاق توزيعها في المناطق النشاط البشرييعتمد على القدرات التقنيةو المؤشرات الاقتصاديةيستخدم.
تتميز أنواع الوقود المختلفة (الصلبة والسائلة والغازية) بخصائص عامة ومحددة. ل الخصائص العامةتشمل أنواع الوقود الحرارة النوعية للاحتراق والرطوبة ، وأنواع محددة - محتوى الرماد ، ومحتوى الكبريت (محتوى الكبريت) ، والكثافة ، واللزوجة ، وخصائص أخرى.
الحرارة النوعية لاحتراق الوقود هي كمية الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل لـ \ (1 \) كجم من المادة الصلبة أو الوقود السائلأو \ (1 \) م 3 من الوقود الغازي.
يتم تحديد قيمة طاقة الوقود بشكل أساسي من خلال حرارة الاحتراق الخاصة به.
يشار إلى الحرارة النوعية للاحتراق بالحرف \ (ف \). وحدة الحرارة النوعية للاحتراق هي \ (1 \) J / kg للوقود الصلب والسائل و \ (1 \) J / m³ للوقود الغازي.
يتم تحديد الحرارة النوعية للاحتراق بشكل تجريبي من خلال طرق معقدة نوعًا ما.
الجدول 2. الحرارة النوعية لاحتراق بعض أنواع الوقود.
وقود صلب
مادة | الحرارة النوعية للاحتراق ، |
| الفحم البني | |
| فحم | |
| الحطب جاف | |
| قطع خشبية | |
فحم | |
فحم الدرجات من A-II | |
| فحم الكوك | |
| مسحوق | |
| الخث |
الوقود السائل
وقود غازي
(في ظل ظروف طبيعية)
مادة | الحرارة النوعية للاحتراق ، |
| هيدروجين | |
| غاز المولد | |
| غاز فرن فحم الكوك | |
| غاز طبيعي | |
| غاز |
من هذا الجدول يمكن ملاحظة أن أعلى درجة حرارة هي الحرارة النوعية لاحتراق الهيدروجين ، وهي \ (120 \) MJ / m³. هذا يعني أن الاحتراق الكامل للهيدروجين بحجم \ (1 \) م³ يطلق \ (120 \) MJ \ (= \) \ (120 \) ⋅ 10 6 J من الطاقة.
الهيدروجين هو أحد أنواع الوقود عالية الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن ناتج احتراق الهيدروجين هو ماء عادي، على عكس أنواع الوقود الأخرى ، حيث تكون منتجات الاحتراق هي ثاني أكسيد الكربون و أول أكسيد الكربونوالرماد وخبث الأفران. هذا يجعل الهيدروجين الوقود الأكثر صداقة للبيئة.
ومع ذلك ، فإن غاز الهيدروجين متفجر. بالإضافة إلى ذلك ، فهو يحتوي على أقل كثافة مقارنة مع الغازات الأخرى بنفس درجة الحرارة والضغط ، مما يجعل من الصعب تسييل الهيدروجين ونقله.
يتم حساب الكمية الإجمالية للحرارة \ (Q \) المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل \ (م \) كجم من الوقود الصلب أو السائل بالصيغة:
يتم حساب المقدار الإجمالي للحرارة \ (Q \) المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل \ (V \) m³ من الوقود الغازي بواسطة الصيغة:
تقلل الرطوبة (محتوى الرطوبة) للوقود من قيمته الحرارية ، حيث يزداد استهلاك الحرارة لتبخر الرطوبة ويزداد حجم منتجات الاحتراق (بسبب وجود بخار الماء).
محتوى الرماد هو كمية الرماد الناتجة أثناء احتراق المواد المعدنية الموجودة في الوقود. تقلل المواد المعدنية الموجودة في الوقود من قيمته الحرارية ، حيث يقل محتوى المكونات القابلة للاحتراق (السبب الرئيسي) ويزداد استهلاك الحرارة للتدفئة وذوبان الكتلة المعدنية.
يشير محتوى الكبريت (محتوى الكبريت) إلى عامل الوقود السلبي ، حيث أنه عندما يتم حرقه ، غازات كبريتيةتلويث الجو وتدمير المعدن. بالإضافة إلى ذلك ، يمر الكبريت الموجود في الوقود جزئيًا في المعدن المصهور ، وكتلة الزجاج الملحوم ، مما يقلل من جودتها. على سبيل المثال ، بالنسبة لصهر الكريستال والزجاج البصري والنظارات الأخرى ، لا يمكن استخدام الوقود المحتوي على الكبريت ، لأن الكبريت يقلل بشكل كبير من الخصائص البصرية ولون الزجاج.
اليوم ، يعتمد الناس بشكل كبير على الوقود. بدونها ، تدفئة المساكن والطهي وتشغيل المعدات و عربة. معظم الوقود المستخدم عبارة عن هيدروكربونات. لتقييم فعاليتها ، يتم استخدام قيم الحرارة النوعية للاحتراق. يحتوي الكيروسين على مؤشر مثير للإعجاب نسبيًا. بسبب هذه الجودة ، يتم استخدامه في محركات الصواريخ والطائرات.
نظرًا لخصائصه ، يستخدم الكيروسين في محركات الصواريخ.
الخصائص والحصول عليها والتطبيق
يعود تاريخ الكيروسين إلى أكثر من ألفي عام ويبدأ عندما توصل العلماء العرب إلى طريقة لتقطير الزيت إلى مكونات فردية. تم افتتاحه رسميًا في عام 1853 ، عندما طور الطبيب الكندي أبراهام جيسنر طريقة لاستخراج سائل قابل للاشتعال من البيتومين والصخر الزيتي وحصل على براءة اختراع.
بعد حفر أول بئر نفط في عام 1859 ، أصبح النفط المادة الخام الرئيسية للكيروسين. نظرًا لاستخدامه في كل مكان في المصابيح ، فقد كان يعتبر عنصرًا أساسيًا في صناعة تكرير البترول لعقود. فقط ظهور الكهرباء قلل من أهميتها للإضاءة. كما انخفض إنتاج الكيروسين مع زيادة شعبية السيارات.- زاد هذا الظرف بشكل كبير من أهمية البنزين كمنتج بترولي. ومع ذلك ، يستخدم الكيروسين اليوم في أجزاء كثيرة من العالم للتدفئة والإضاءة ، ووقود الطائرات الحديث هو نفس المنتج ، ولكن بجودة أعلى.
مع زيادة استخدام السيارات ، تراجعت شعبية الكيروسين
الكيروسين - الضوء السائل واضح، وهو خليط كيميائيًا مركبات العضوية. يعتمد تكوينه إلى حد كبير على المادة الخام ، ولكنه يتكون ، كقاعدة عامة ، من عشرات الهيدروكربونات المختلفة ، يحتوي كل منها على ما بين 10 إلى 16 ذرة كربون. الكيروسين أقل تطايرًا من البنزين. درجة حرارة الاشتعال المقارن للكيروسين والبنزين ، حيث تنبعث منها أبخرة قابلة للاشتعال بالقرب من السطح ، هي 38 و -40 درجة مئوية ، على التوالي.
تتيح هذه الخاصية اعتبار الكيروسين وقودًا آمنًا نسبيًا من حيث التخزين والاستخدام والنقل. بناءً على نقطة الغليان (150 إلى 350 درجة مئوية) ، يتم تصنيفها كواحدة من نواتج التقطير الوسطى للنفط الخام.
يمكن الحصول على الكيروسين مباشرة ، أي فصله ماديًا عن الزيت ، عن طريق التقطير ، أو عن طريق التحلل الكيميائي للكسور الثقيلة نتيجة لعملية التكسير.
خصائص الكيروسين كوقود
الاحتراق هو عملية الأكسدة السريعة للمواد مع إطلاق الحرارة. كقاعدة عامة ، يشارك الأكسجين الموجود في الهواء في التفاعل. أثناء احتراق الهيدروكربونات ، تتشكل منتجات الاحتراق الرئيسية التالية:
- ثاني أكسيد الكربون؛
- بخار الماء؛
- سخام.
تعتمد كمية الطاقة المتولدة أثناء احتراق الوقود على نوعه أو ظروف الاحتراق أو الكتلة أو الحجم. تقاس الطاقة بالجول أو السعرات الحرارية. محدد (لكل وحدة قياس كمية المادة) القيمة الحرارية هي الطاقة التي يتم الحصول عليها عن طريق حرق وحدة من الوقود:
- الضرس (على سبيل المثال ، J / mol) ؛
- الكتلة (على سبيل المثال ، J / كجم) ؛
- الحجمي (على سبيل المثال ، كيلو كالوري / لتر).
في معظم الحالات ، لتقييم أنواع الوقود الغازي والسائل والصلب ، فإنها تعمل بمؤشر حرارة كتلة الاحتراق ، معبراً عنها بـ J / kg.
أثناء احتراق الكربوهيدرات ، تتشكل عدة عناصر ، على سبيل المثال ، السخام ستعتمد قيمة القيمة الحرارية على ما إذا كانت العمليات التي تحدث مع الماء أثناء الاحتراق قد تم أخذها في الاعتبار. تبخر الرطوبة عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة، ومراعاة لانتقال الحرارة أثناء تكاثف هذه الأبخرة يمكن أن يؤثر أيضًا على النتيجة.
تسمى نتيجة القياسات التي تم إجراؤها قبل إعادة البخار المكثف للطاقة إلى النظام القيمة الحرارية المنخفضة ، ويطلق على الرقم الذي تم الحصول عليه بعد تكثيف الأبخرة القيمة الحرارية الأعلى. لا يمكن للمحركات الهيدروكربونية استخدام الطاقة الإضافية لبخار الماء في العادم ، لذا فإن الرقم الصافي مناسب لمصنعي المحركات ويتم العثور عليه كثيرًا في الكتب المرجعية.
في كثير من الأحيان ، عند تحديد القيمة الحرارية ، فإنها لا تحدد الكميات المقصودة ، مما قد يؤدي إلى حدوث ارتباك. مع العلم أنه من المعتاد في الاتحاد الروسي الإشارة إلى أدنى مستوى يساعد على التنقل.
انخفاض قيمة السعرات الحرارية هو مؤشر مهم
وتجدر الإشارة إلى أنه بالنسبة لبعض أنواع الوقود ، فإن التقسيم إلى طاقة صافية وإجمالية لا معنى له ، حيث لا يشكلان الماء أثناء الاحتراق. أما بالنسبة للكيروسين ، فهذا غير ذي صلة ، لأن محتوى الهيدروكربونات فيه مرتفع. بكثافة منخفضة نسبيًا (بين 780 كجم / م 3 و 810 كجم / م 3) له القيمة الحراريةعلى غرار ديزلوهو:
- الأدنى - 43.1 ميجا جول / كجم ؛
- الأعلى - 46.2 ميجا جول / كجم.
مقارنة مع أنواع الوقود الأخرى
هذا المؤشر مناسب جدًا لتقدير الكمية المحتملة للحرارة الموجودة في الوقود. على سبيل المثال ، القيمة الحرارية للبنزين لكل وحدة كتلة مماثلة للكيروسين ، ولكن الأولى أكثر كثافة. نتيجة لذلك ، في نفس المقارنة ، يحتوي لتر البنزين على طاقة أقل.
تعتمد الحرارة النوعية لاحتراق الزيت كمزيج من الهيدروكربونات على كثافته ، وهي ليست ثابتة في الحقول المختلفة (43-46 ميجا جول / كجم). تتيح طرق الحساب تحديد هذه القيمة بدقة عالية ، إذا كانت هناك بيانات أولية عن تكوينها.
تبدو المؤشرات المتوسطة لبعض أنواع السوائل القابلة للاشتعال التي يتكون منها الزيت كما يلي (بالميجاجول / كجم):
- وقود الديزل - 42-44 ؛
- البنزين - 43-45 ؛
- الكيروسين - 43-44.
محتوى السعرات الحرارية للوقود الصلب ، مثل الخث والفحم ، له نطاق أكبر. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن تكوينها يمكن أن يختلف اختلافًا كبيرًا من حيث محتوى المواد غير القابلة للاحتراق والقيمة الحرارية للهيدروكربونات. على سبيل المثال ، القيمة الحرارية للجفت أنواع مختلفةيمكن أن تتقلب في غضون 8-24 ميجا جول / كجم ، والفحم - 13-36 ميجا جول / كجم. من بين الغازات الشائعة ، يحتوي الهيدروجين على قيمة عالية من السعرات الحرارية - 120 ميجا جول / كجم. التالي من حيث الحرارة النوعية للاحتراق هو الميثان (50 ميجا جول / كجم).
يمكننا القول أن الكيروسين هو وقود صمد أمام اختبار الزمن على وجه التحديد بسبب كثافة طاقته العالية نسبيًا وبسعر منخفض. استخدامه ليس مبررًا اقتصاديًا فحسب ، ولكن في بعض الحالات لا يوجد بديل.
تشمل المواد ذات الأصل العضوي الوقود الذي يطلق عند حرقه قدرًا معينًا من الطاقة الحرارية. يجب أن يتميز توليد الحرارة بكفاءة عالية وغياب آثار جانبيةعلى وجه الخصوص ، المواد الضارة بصحة الإنسان والبيئة.
لسهولة التحميل في الفرن ، يتم تقطيع المواد الخشبية إلى عناصر فردية يصل طولها إلى 30 سم. ولزيادة كفاءة استخدامها ، يجب أن يكون الحطب جافًا قدر الإمكان ، ويجب أن تكون عملية الاحتراق بطيئة نسبيًا. في كثير من النواحي ، يعتبر الحطب من الأخشاب الصلبة مثل البلوط والبتولا والبندق والرماد والزعرور مناسبًا لتدفئة المساحات. بسبب المحتوى العالي من الراتينج ، وزيادة معدل الحرق وانخفاض قيمة السعرات الحرارية الأشجار الصنوبريةهي أقل شأنا بشكل ملحوظ في هذا الصدد.
يجب أن يكون مفهوما أن كثافة الخشب تؤثر على قيمة السعرات الحرارية.
هذا مادة طبيعية أصل نباتيالملغومة من الصخور الرسوبية.
في هذا الشكل وقود صلبيحتوي على الكربون وغيره العناصر الكيميائية. هناك تقسيم للمواد إلى أنواع حسب عمرها. يعتبر الفحم البني الأصغر ، يليه الفحم الصلب ، والأنثراسايت هو الأقدم من بين جميع الأنواع الأخرى. يحدد عمر المادة القابلة للاحتراق أيضًا محتواها من الرطوبة ، والذي يكون أكثر تواجدًا في المواد الفتية.
أثناء احتراق الفحم ، تكون البيئة ملوثة ، ويتشكل الخبث على شبكة المرجل ، مما يؤدي ، إلى حد ما ، إلى عائق أمام الاحتراق الطبيعي. يعد وجود الكبريت في المادة أيضًا عاملاً غير مواتٍ للغلاف الجوي ، حيث يتم تحويل هذا العنصر إلى حمض الكبريتيك في الفضاء الجوي.
ومع ذلك ، يجب ألا يخاف المستهلكون على صحتهم. يسعى مصنعو هذه المواد ، الذين يعتنون بالعملاء من القطاع الخاص ، إلى تقليل محتوى الكبريت فيها. يمكن أن تختلف القيمة الحرارية للفحم حتى داخل نفس النوع. يعتمد الاختلاف على خصائص النوع الفرعي ومحتوى المعادن فيه ، وكذلك جغرافية الإنتاج. كوقود صلب ، لا يوجد فقط الفحم النقي ، ولكن أيضًا خبث الفحم منخفض التخصيب الذي يتم ضغطه في قوالب.
الكريات (كريات الوقود) هي وقود صلب يتم إنشاؤه صناعيًا من نفايات الخشب والنباتات: نجارة ، ولحاء ، وورق مقوى ، وقش.
يتم تجفيف المواد الخام التي يتم سحقها إلى حالة الغبار وسكبها في المحبب ، حيث يتم إخراجها بالفعل في شكل حبيبات ذات شكل معين. لإضافة اللزوجة إلى الكتلة ، يتم استخدام بوليمر نباتي ، اللجنين. يشكل تعقيد عملية الإنتاج وارتفاع الطلب تكلفة الكريات. يتم استخدام المواد في غلايات مجهزة بشكل خاص.
يتم تحديد أنواع الوقود اعتمادًا على المواد التي تتم معالجتها منها:
- الأخشاب المستديرة للأشجار من أي نوع ؛
- قَشَّة؛
- الخث.
- قشر عباد الشمس.
من بين المزايا التي كريات الوقود، وتجدر الإشارة إلى الصفات التالية:
- الحفاظ على البيئة؛
- عدم القدرة على التشوه ومقاومة الفطريات ؛
- سهولة التخزين حتى في الهواء الطلق ؛
- التوحيد ومدة الاحتراق ؛
- تكلفة منخفضة نسبيًا
- إمكانية استخدام أجهزة التدفئة المختلفة ؛
- حجم الحبيبات المناسب للتحميل التلقائي في مرجل مجهز بشكل خاص.
قوالب
تسمى قوالب الوقود الصلب ، في كثير من النواحي تشبه الكريات. لتصنيعها ، يتم استخدام مواد متطابقة: رقائق الخشب ، ونشارة الخشب ، والجفت ، والقشور ، والقش. أثناء عملية الإنتاج ، يتم سحق المواد الخام وتشكيلها إلى قوالب ضغط. تنتمي هذه المواد أيضًا إلى وقود صديق للبيئة. إنه مناسب للتخزين حتى في الهواء الطلق. على نحو سلس ، وحتى و حرق بطيئةمن هذا الوقود يمكن ملاحظته في كل من المواقد والمواقد وفي غلايات التدفئة.
تعد أنواع الوقود الصلب الصديقة للبيئة التي تمت مناقشتها أعلاه بديلاً جيدًا لتوليد الحرارة. مقارنة بالمصادر الأحفورية للطاقة الحرارية ، والتي تؤثر سلبًا على احتراق بيئةوبالإضافة إلى ذلك ، فإن أنواع الوقود البديلة غير المتجددة لها مزايا واضحة وتكلفة منخفضة نسبيًا ، وهو أمر مهم لفئات معينة من المستهلكين.
في الوقت نفسه ، فإن خطر الحريق من مثل هذا الوقود أعلى من ذلك بكثير. لذلك ، يجب اتخاذ بعض الاحتياطات فيما يتعلق بتخزينها واستخدام مواد الجدران المقاومة للحريق.
الوقود السائل والغازي
أما بالنسبة للمواد السائلة والغازية القابلة للاحتراق فالحالة هي كما يلي.
من المعروف أن مصدر الطاقة المستخدم في الصناعة والنقل ، زراعة، في الحياة اليومية ، هو الوقود. هذه هي الفحم والنفط والجفت والحطب ، غاز طبيعيوغيرها ، أثناء احتراق الوقود ، يتم إطلاق الطاقة. دعنا نحاول معرفة كيفية إطلاق الطاقة في هذه الحالة.
دعونا نتذكر بنية جزيء الماء (الشكل 16 ، أ). يتكون من ذرة أكسجين واثنين من ذرات الهيدروجين. إذا تم تقسيم جزيء الماء إلى ذرات ، فمن الضروري التغلب على قوى الجذب بين الذرات ، أي القيام بعمل ، وبالتالي إنفاق الطاقة. على العكس من ذلك ، إذا اجتمعت الذرات لتكوين جزيء ، يتم إطلاق الطاقة.
يعتمد استخدام الوقود تحديدًا على ظاهرة إطلاق الطاقة عندما تتحد الذرات. على سبيل المثال ، يتم دمج ذرات الكربون الموجودة في الوقود مع ذرتين من الأكسجين أثناء الاحتراق (الشكل 16 ، ب). في هذه الحالة ، يتشكل جزيء أول أكسيد الكربون - ثاني أكسيد الكربون - ويتم إطلاق الطاقة.
أرز. 16. هيكل الجزيئات:
ماء؛ ب - ربط ذرة كربون واثنين من ذرات الأكسجين بجزيء ثاني أكسيد الكربون
عند تصميم المحركات ، يحتاج المهندس إلى معرفة مقدار الحرارة التي يمكن أن يطلقها الوقود الذي يتم حرقه بالضبط. للقيام بذلك ، من الضروري تحديد مقدار الحرارة التي سيتم إطلاقها تجريبياً أثناء الاحتراق الكامل لنفس كتلة الوقود من أنواع مختلفة.
تسمى الكمية الفيزيائية التي توضح مقدار الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل لوقود وزنه 1 كجم بالحرارة النوعية لاحتراق الوقود.
يشار إلى الحرارة النوعية للاحتراق بالحرف q. وحدة الحرارة النوعية للاحتراق هي 1 جول / كجم.
يتم تحديد الحرارة النوعية للاحتراق بشكل تجريبي باستخدام أدوات معقدة نوعًا ما.
يتم عرض نتائج البيانات التجريبية في الجدول 2.
الجدول 2
يوضح هذا الجدول أن الحرارة النوعية للاحتراق ، على سبيل المثال ، للبنزين هي 4.6 10 7 J / kg.
هذا يعني أنه مع الاحتراق الكامل للبنزين الذي يزن 1 كجم ، يتم إطلاق 4.6 10 7 J من الطاقة.
يتم حساب المقدار الإجمالي للحرارة Q المنبعثة أثناء احتراق م كجم من الوقود بواسطة الصيغة
أسئلة
- ما هي الحرارة النوعية لاحتراق الوقود؟
- في أي وحدات يتم قياس الحرارة النوعية لاحتراق الوقود؟
- ماذا تعني عبارة "الحرارة النوعية لاحتراق الوقود تساوي 1.4 10 7 J / kg"؟ كيف يتم حساب كمية الحرارة المنبعثة أثناء احتراق الوقود؟
التمرين 9
- مقدار الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل فحميزن 15 كجم كحول يزن 200 جرام؟
- مقدار الحرارة التي سيتم إطلاقها أثناء الاحتراق الكامل للزيت ، الذي تبلغ كتلته 2.5 طن ؛ كيروسين حجمه 2 لتر وكثافته 800 كجم / م 3؟
- مع الاحتراق الكامل للحطب الجاف ، تم إطلاق 50000 كيلوجول من الطاقة. كم حرق الحطب؟
يمارس
باستخدام الجدول 2 ، قم بإنشاء مخطط شريطي للحرارة المحددة لاحتراق الحطب والكحول والزيت والهيدروجين ، واختيار المقياس على النحو التالي: عرض المستطيل هو خلية واحدة ، وارتفاع 2 مم يتوافق مع 10 J.
