Как узнать энергию, выделяемую при сгорании тела?
kr lkfjv
Ученик
(20),
закрыт
5 лет назад
Лучший ответ
Дивергент
Высший разум
(1539230)
11 лет назад
Перемножить массу на удельную теплоту сгорания, всего и делов…
Остальные ответы
Александр Сергеевич
Мастер
(1776)
11 лет назад
энергия=кол-ву теплоты выделяемой при сгорании
Лера Ходукина
Ученик
(191)
11 лет назад
количество теплоты=удельная теплота горения вещества или материла умножить на массу
Похожие вопросы
Задачи на сгорание топлива с решениями
Формулы, используемые на уроках «Задачи на сгорание топлива».
Название величины |
Обозначение |
Единица измерения |
Формула |
Масса |
m |
кг |
m = Q / q |
Удельная теплота сгорания |
q |
Дж/кг |
q = Q / m |
Количество теплоты |
Q |
Дж |
Q = q•m |
1 кДж = 103 Дж; 1 МДж = 106 Дж; 1т= 1000 кг; 1г = 0,001 кг
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача № 1.
Сколько энергии выделится при сгорании 30 кг каменного угля?
Задача № 2.
Определите массу сгоревшего древесного угля, если при его сгорании выделилось 5,1 • 108 Дж энергии.
Задача № 3.
Какова удельная теплота сгорания торфа, если при сгорании 15 кг торфа выделяется 2,1 • 108 Дж энергии?
Задача № 4.
Сколько теплоты выделится при полном сгорании сухих березовых дров объемом 5 м3?
Задача № 5.
Какое количество теплоты выделится при полном сгорании пороха массой 25 г; торфа массой 0,5 т; каменного угля массой 1,5 т?
Задача № 6.
Сколько теплоты выделится при полном сгорании керосина объемом 0,25м3; спирта объемом 0,00005 м3; бензина объемом 25 л; нефти объемом 250 л?
Задача № 7.
Смешали бензин объемом 1,5 л и спирт объемом 0,5 л. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании этого топлива?
Задача № 8.
В топке котла парового двигателя сожгли торф массой 20 т. Какой массой каменного угля можно было бы заменить сгоревший торф? (Удельную теплоту сгорания торфа принять равной 1,5 • 107 Дж/кг.)
Задача № 9.
Сколько спирта надо сжечь, чтобы изменить температуру воды массой 2 кг от 14 до 50 °С, если вся теплота, выделенная при горении спирта, пойдет на нагревание воды?
Задача № 10.
На сколько изменится температура воды, масса которой 22 кг, если ей передать всю энергию, выделившуюся при сгорании керосина, масса которого равна 10 г?
Задача № 11.
ЕГЭ
На спиртовке нагрели воду массой m = 400 г. Температура её повысилась от t1 = 16 °С до t2 = 71 °С. При этом сожгли mс = 10 г спирта. Найти коэффициент полезного действия (КПД) установки. Удельная теплота сгорания спирта q = 2,7 • 107 Дж/кг.
Краткая теория для решения Задачи на сгорание топлива.
Это конспект по теме «Задачи на сгорание топлива». Выберите дальнейшие действия:
- Перейти к теме: ЗАДАЧИ на плавление и отвердевание
- Посмотреть конспект по теме Тепловые машины. Удельная теплота сгорания топлива
- Вернуться к списку конспектов по Физике.
- Проверить свои знания по Физике.
Энергия, которую тело получает или отдает при теплопередаче, называется количеством теплоты. Мы проделали не один опыт, рассмотрели как при теплообмене одни тела отдают энергию, а другие получают. Во многих опытах мы использовали горелку, чтобы сообщить телу какое-то количество теплоты. А как рассчитать это количество теплоты?
С давних времен, чтобы получить энергию, люди используют топливо. Сейчас топливо является источником энергии в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и, конечно, в повседневном быту. Это нефть, природный газ, торф, уголь, дрова и др.
В данном уроке мы рассмотрим, за счет чего выделяется энергия при сгорании топлива и как ее рассчитать. Также вы узнаете новое определение (удельная теплота сгорания) и научитесь им пользоваться.
Сгорание топлива и энергия
Для начала давайте вспомним строение молекулы воды (рисунок 1). Она состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода.
Между атомами действуют силы притяжения. Если мы захотим разделить атомы, составляющие молекулы, придется преодолеть эти силы. В таком случае будет совершена работа, и затрачена некоторая энергия. При соединение атомов, наоборот, энергия будет выделяться.
Выделение энергии при соединении атомов — явление, на котором основано использование топлива.
В любом топливе содержатся атомы углерода. В процессе горения они соединяются с двумя атомами кислорода (рисунок 2).
В результате:
- Образуется молекула углекислого газа (оксида углерода)
- Выделяется энергия
Удельная теплота сгорания
При сгорании разных видов топлива одинаковой массы выделяется разное количество теплоты. Для того чтобы характеризовать каждый вид топлива используют такую величину, как удельная теплота сгорания. При проектировании двигателей эта величина помогает рассчитать, какое количество теплоты может выделить сжигаемое топливо.
Удельная теплота сгорания топлива — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой $1 space кг$.
- Обозначается буквой $q$
- Единица измерения — $1 frac{Дж}{кг}$
Величину удельной теплоты сгорания устанавливают на опыте. Мы будем использовать уже готовые результаты таких исследований, представленные в таблице 1.
| Вещество | $q, space frac{Дж}{кг}$ | Вещество | $q, space frac{Дж}{кг}$ |
| Порох | $0.38 cdot 10^7$ | Древесный уголь | $3.4 cdot 10^7$ |
| Дрова сухие | $1.0 cdot 10^7$ | Природный газ | $4.4 cdot 10^7$ |
| Торф | $1.4 cdot 10^7$ | Нефть | $4.4 cdot 10^7$ |
| Каменный уголь | $2.7 cdot 10^7$ | Бензин | $4.6 cdot 10^7$ |
| Спирт | $2.7 cdot 10^7$ | Керосин | $4.6 cdot 10^7$ |
| Антрацит | $3.0 cdot 10^7$ | Водород | $12 cdot 10^7$ |
Возьмем табличное значение удельной теплоты сгорания нефти — $4.4 cdot 10^7 frac{Дж}{кг}$. Эта величина говорит нам о том, что при полном сгорании нефти массой $1 space кг$ выделяется $4.4 cdot 10^7 frac{Дж}{кг}$ энергии.
Формула для расчета количества теплоты, выделяемого при сгорании топлива
Для расчета полного количества теплоты, выделяемого при полном сгорании топлива некоторой массы, используют формулу:
$Q = qm$,
где $Q$ — выделяемое количество теплоты,
$q$ -удельная теплота сгорания топлива,
$m$ — масса сгораемого топлива.
Упражнения
Упражнение №1
Какое количество теплоты выделится при полном сгорании керосина объемом $2 space л$ и плотностью $800 frac{кг}{м^3}$?
Дано:
$V = 2 space л$
$rho = 800 frac{кг}{м^3}$
$q = 4.6 cdot 10^7 frac{Дж}{кг}$
СИ:
$2 cdot 10^{-3} space м^3$
$Q — ?$
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Формула для расчета количества теплоты:
$Q = qm$.
Массу выразим через объем и плотность: $m = rho V$.
Рассчитаем количество теплоты:
$Q = qrho V = 4.6 cdot 10^7 frac{Дж}{кг} cdot 800 frac{кг}{м^3} cdot 2 cdot 10^{-3} space м^3 = 7360 cdot 10^4 space Дж = 73.6 cdot 10^6 space Дж = 73.6 space МДж$.
Ответ: $Q = 73.6 space МДж$.
Упражнение №2
Вычислите массу сухих дров, если при их полном сгорании выделилось $70 000 space кДж$ энергии.
Дано:
$Q = 70 000 space кДж$
$q = 1.0 cdot 10^7 frac{Дж}{кг}$
СИ:
$7 cdot 10^7 space Дж$
$m — ?$
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Из формулы $Q = qm$ выразим массу дров $m$:
$m = frac{Q}{q}$.
Рассчитаем:
$m = frac{7 cdot 10^7 space Дж}{1.0 cdot 10^7 frac{Дж}{кг}} = 7 space кг$.
Ответ: $m = 7 space кг$.
Топливо широко используется в промышленности и в быту.
Энергию топлива мы используем на заводах, для транспорта, для топки и т.д.
Почти все слышали выражение «двигатель внутреннего сгорания». Действительно,
ведь топливо сгорает, вследствие чего выделяется энергия. Этому и будет
посвящен наш урок.
При горении топлива происходит выделение углекислого
газа, который состоит из двух атомов кислорода и одного атома углерода. Для
того чтобы эти три атома соединились в молекулу требуется совершить работу (как
и для любого другого действия). Поэтому, при сгорании топлива выделяется
энергия.
Подобно удельной теплоёмкости, экспериментальным путём
установлено количество выделяемой энергии 1 кг того или иного топлива при
сгорании. В таблице дана удельная теплота сгорания некоторых веществ.
Заметим, что единицей измерения является Дж/кг. Из
этого можно сделать вывод, что для расчета количества теплоты, выделяемого
при сгорании того или иного вида топлива, нужно удельную теплоту сгорания
умножить на массу сгоревшего топлива. Как брать данные из таблицы мы уже
научились, поэтому рассмотрим примеры расчетов.
Задача 1. Сколько
выделится энергии при сгорании 4 кг нефти?
Задача 2. Известно,
что при сгорании природного газа выделилось 88 МДж теплоты. Найдите объём
сгоревшего газа, если его плотность составляет 0,85 кг/м3.
Задача 3. Находясь
на пикнике, вы хотите нагреть два 2 л воды до 50 ℃.
Для этого вы используете железный котел массой 3 кг и 4,5 кг дров. Хватит ли этого
количества дров, если учесть 70% энергии от сгорания дров передалось окружающей
среде, а начальная температура воды и котла 20 ℃.
Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно объединить
знания, полученные на прошлом уроке и на этом.
На прошлом уроке мы с вами научились рассчитывать количество теплоты полученное или переданное телами при их непосредственном контакте или в результате конвекции. Однако вы уже знаете, что существует и ещё один вид теплопередачи — это излучение.
Все вы не раз зажигали дома газовую плиту, чтобы разогреть еду. Или разжигали в походе костёр, чтобы приготовить на нём пищу и согреться прохладным вечером.
И вам известно, что одним из источников энергии, которая используется в промышленности и сельском хозяйстве, на транспорте и в быту, является топливо. Это, например, природный газ, дрова, торф, уголь, нефть и т. д. При их сгорании происходит выделение необходимой для нужд человека энергии.
Горение — это химическая реакция, во время которой происходит окисление, сопровождаемое выделением теплоты.
Выясним за счёт чего при горении выделяется энергия. Вы уже знаете, что молекула любого вещества является достаточно устойчивой конструкцией. И чтобы её разрушить необходимо затратить энергию.
Но при образовании молекулы из атомов энергия наоборот выделяется.
Так, например, атомы углерода, содержащиеся в топливе, при горении соединяются с двумя атомами кислорода. В результате такого слияния образуется молекула углекислого газа и выделяется энергия.
Различные вещества при горении выделяют разное количество теплоты.
Поэтому энергию, выделяющуюся при сгорании различного вида топлива, принято характеризовать величиной, называемой удельной теплотой сгорания топлива.
Удельной теплотой сгорания топлива называется физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании одного килограмма топлива.
Обозначается она буквой «q».
Единица её измерения: Дж/кг .
Значение удельной теплоты сгорания топлива определяют экспериментально, с помощью довольно сложных приборов, а потом заносят в таблицу:
Числовое значение удельной теплоты сгорания показывает, какое количество теплоты выделяется при сгорании 1 кг топлива.
Например, из таблицы видно, что при сгорании 1 кг газообразного водорода выделяется 120 000 000 Дж теплоты.
А при сгорании 1 кг пороха — всего 3 800 000 Дж теплоты.
Очевидно, что если сгорает не 1 кг пороха, а, например, 5 кг, то при его полном сгорании выделиться в 5 раз больше теплоты, то есть 19 000 000 Дж.
Поэтому в общем случае количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива, равно произведению удельной теплоты его сгорания и массы:
Q = qm
Задача 1. Сколько сухих дров нужно сжечь, чтобы получить такое же количество теплоты, которое выделяется при сгорании 1 кг природного газа?
Задача 2. Определите массу спирта, которую нужно сжечь для того, чтобы нагреть 3 л воды на 50 оС. Считать, что вся теплота, выделяемая при сгорании спирта, идёт на нагревание воды.
Задача 3. Определите массу бурого угля, который надо сжечь, чтобы нагреть воду массой 20 кг от 20 оС до 100 оC. Считать, что на нагревание воды идет 20% теплоты от сгорания топлива.
Домашнее задание
Стр. 30 — 31 читать, упражнение 8 выполнить в тетради
