Энергия топлива. Теплота сгорания топлива

Известно, что молекулы состоят из атомов. Например, молекула воды состоит из-одного атома кислорода и двух атомов водорода. Молекулу можно разделить на атомы. Такое деление молекулы называют химической реакцией разложения. Для разделения молекулы на атомы нужно преодолеть силы притяжения атомов, совершить работу, а значит, и затратить энергию. Опыты показывают, что при соединении атомов в молекулу энергия, наоборот, выделяется.

Можно привести такое сравнение: между Землей и всеми телами существуют силы притяжения., поэтому, когда поднимают тело, удаляя его от Земли, то затрачивают энергию и совершают работу. Но если тело, например ковочный молот, падает к Земле, то оно само совершает работу и его энергия используется.

На явлении выделения энергии при соединении атомов в молекулу и основано использование топлива. Обычное топливо (уголь, нефть, бензин и др.) содержит углерод. При горении атомы углерода соединяются с атомами кислорода, который содержится в воздухе. Каждый атом углерода соединяется с двумя атомами кислорода (рис, 197). Образовавшаяся при этом молекула—это молекула оксида углерода (IV) (углекислого газа). При ее образовании выделяется энергия.

Существуют различные виды топлива: уголь, торф, дрова, нефть, сланцы и природный газ. При расчете различных двигателей инженеру необходимо точно знать, какое количество теплоты может выделить сжигаемое топливо. А для этого надо опытным путем найти, какое количество теплоты выделится при сгорании одинакового количества разных видов топлива.

Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива массой 1 кг, называют теплотой сгорания топлива.

Теплоту сгорания топлива обозначают буквой q и измеряют в Дж/кг. Теплоту сгорания топлива определяют на опыте. Результаты опытных данных приведены в таблице 7.

Из таблицы видно, что, например, теплота сгорания торфа равна 1,4•10⁷ Дж/кг. Это значит, что при полном сгорании торфа массой 1 кг выделяется 1,4•10⁷ Дж.

Чтобы подсчитать количество теплоты Q, выделившееся при полном сгорании топлива любой массы m, нужно теплоту его сгорания q умножить на массу сгоревшего топлива:

Q=qm.

Вопросы. 1. Что такое теплота сгорания топлива? 2. В каких единицах измеряют теплоту сгорания топлива? 3. Что означает выражение «теплота сгорания топлива равна 1,4•10⁷ Дж/кг»? 4. Как вычисляют количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива?

Упражнения.

1. В таблице 7 против слова «нефть» стоит число 4,4•107. Что оно означает? Какое наименование надо поставить при этом числе?
2. Какое топливо — сухие дрова или бурый уголь — в одинаковых условиях может выделить при сгорании большее количество теплоты? Ответ обоснуйте.
3. Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании 15 кг древесного угля? 200 г спирта?
4. Сколько теплоты выделится при полном сгорании керосина, объем которого равен 2 л?
5. При полном сгорании сухих дров выделилось 50 000 кДж энергии. Какая масса дров сгорела?