Q древесного угля: Сколько килограммов древесного угля надо сжечь чтобы получить 6,8 умножить на 10 в 7 степени…

Содержание

Удельная теплота сгорания — формула и обозначения

Погреться у батареи зимой и заварить чаёк не получилось бы, если бы человечество не научилось использовать энергию. А рождается эта энергия благодаря сгоранию топлива.

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.

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Удельная теплота сгорания топлива

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

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

кг

Ответ: можно нагреть 1,45 кг воды.

Попробуйте подготовку к ЕГЭ по физике онлайн с опытным преподавателем в Skysmart!

Решение задач на сгорание топлива | 8 класс

Содержание

    Из предыдущих уроков вы усвоили такие темы, как «Удельная теплоемкость«, «Количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении«, «Сгорание топлива. Удельная теплота сгорания«. Теперь мы можем перейти к решению задач на сгорание топлива, но при этом вам понадобятся знания из перечисленных выше уроков.

    Также при решении задач вам могут понадобиться определенные справочные материалы для разных веществ: значения удельной теплоемкости, удельной теплоты сгорания и плотности.

    Формулы, которые мы будем использовать в этом уроке:

    • $Q = qm$, где $q$ — удельная теплота сгорания
    • $Q = cm(t_2 — t_1)$, где $c$ — удельная теплоемкость
    • $\eta = \frac{A_п}{A_з} = \frac{Q_п}{Q_з}$ или $\eta = \frac{Q_п}{Q_з} \cdot 100 \%$, где $Q_п$ — количество теплоты, необходимое для нагревания тела, $Q_з$ — количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива и направленное на нагревание тела

    Задача №1

    Какое количество теплоты выделится при сгорании керосина массой $300 \space г$?

    Дано:
    $m = 300 \space г$
    $q = 4. 3$

    $m_у — ?$

    Показать решение и ответ

    Скрыть

    Решение:

    Некоторая масса древесного угля при сгорании даст столько же энергии, сколько выделяется при сгорании данного объема бензина: $Q_у = Q_б$.

    Формула для расчета количества теплоты, выделившегося при сгорании древесного угля:
    $Q_у = q_у m_у$.

    Формула для расчета количества теплоты, выделившегося при сгорании бензина:
    $Q_б = q_б m_б$.

    Масса бензина нам неизвестна, но известна его плотность и объем. Плотность по определению: $\rho_б = \frac{m_б}{V_б}$.
    Тогда масса бензина будет равна: $m_б = \rho_б V_б$.

    Подставим в формулу для расчета количеста теплоты, выделившегося при сгорании бензина:
    $Q_б = q_б \rho_б V_б$.

    Теперь приравняем эти две формулы для нахождения количества теплоты (для бензина и для древесного угля):
    $q_у m_у = q_б \rho_б V_б$.

    Выразим отсюда массу древесного угля:
    $m_у = \frac{q_б \rho_б V_б}{q_у}$.

    Рассчитаем ее:
    $m_у = \frac{4. 3$.

    Задача №7

    Используя графики зависимости количества теплоты, выделяющегося при полном сгорании топлива, от массы топлива (рисунок 1), определите для каких видов топлива построены эти графики, и вычислите количество теплоты, которое выделяется при сгорании $2.2 \space кг$ каждого вида топлива.

    Рисунок 1. Графики зависимости количества теплоты, выделяющегося при сгорании топлива, от массы топлива

    Для того чтобы записать условия задачи, давайте получим нужную нам информацию из представленных графиков.

    Посмотрим на графики и выберем удобные для нас точки, чтобы соотнести точное количество теплоты и массу топлива. Для графика №1: при массе топлива $5 \space кг$ выделяется $150 \space МДж$ энергии. У графика №2: при массе топлива $3.5 \space кг$ выделяется $50 \space МДж$ энергии.

    Для того чтобы определить вид топлива, нам нужно найти его удельную теплоту сгорания. Значит, их мы и будем искать для ответа на первый вопрос задачи. Теперь можно записать условия задачи. 7 \frac{Дж}{кг}$

    $m_у — ?$

    Показать решение и ответ

    Скрыть

    Решение:

    Формула для КПД шахтной печи:
    $\eta = \frac{Q _ч}{Q_у}$, где $Q_ч$ — количество теплоты, которое необходимо сообщить чугуну, чтобы нагреть его, $Q_у$ — количество теплоты, которое выделится при сгорании древесного угля неизвестной массы.

    Выразим отсюда $Q_у$:
    $Q_у = \frac{Q_ч}{\eta}$.

    Количество тепла, которое выделится при сгорании древесного угля, определяется по формуле:
    $Q_у = q_у m_у$.

    Выразим отсюда массу древесного угля:
    $m_у = \frac{Q_у}{m_у}$.

    Подставим сюда найденное выражение для $Q_у$:
    $m_у = \frac{\frac{Q_ч}{\eta}}{q_у} = \frac{Q_ч}{\eta \cdot q_у}$.

    Рассчитаем отдельно величинe $Q_ч$.
    Количество теплоты, необходимое для нагревания чугуна:
    $Q_ч = = c_ч m_ч (t_2 — t_1)$.

    Рассчитаем его:
    $Q_ч = 540 \frac{Дж}{кг \cdot \degree C} \cdot 10 \space 000 \space кг \cdot (1100 \degree C — 20 \degree C) = 0. 6} \cdot \frac{Дж}{с} \approx 15 \space 106 \space Вт \approx 15 \space кВт$.

    Ответ: $N_{ср} \approx 15 \space кВт$.

    Преобразование Weber Q в древесный уголь

    Ник Мэтьюз
    Участник TVWBB