§ 15. Згоряння палива. Питома теплота згоряння палива

1. Для того, щоб приготувати їжу, обігріти приміщення, привести в рух автомобіль, потрібно затратити енергію. Існують різні джерела енергії. Одним із них є паливо. Наприклад, природний газ, дрона, вугілля, нафта тощо.

Паливо містить у своєму складі карбон. При згорянні карбону відбувається хімічна реакція окислення — атоми карбону з’єднуються з атомами оксигену, що містяться в повітрі, й утворюється молекула діоксиду карбону (вуглекислого газу) CO₂. При цьому виділяється енергія.

2. При згорянні різного палива з однаковою масою виділяється різна кількість теплоти. Наприклад, добре відомо, що природний газ є енергетично більш вигідним паливом, аніж дрова. Це означає, що для отримання одної і тої ж кількості теплоти маса дров, які потрібно спалити, повинна бути істотно більшою за масу природного газу. Енергія, що виділяється при згорянні різного палива, характеризується величиною, яка називається питомою теплотою згоряння палива.

Питомою теплотою згоряння палива називають фізичну величину, що показує, яка кількість теплоти виділяється при повному згорянні палива з масою 1 кг.

Питома теплота згоряння палива позначається літерою q, її одиницею є джоуль на кілограм

Значення питомої теплоти згоряння палива визначають експериментально. У таблиці 9 наведені значення питомої теплоти згоряння деяких видів палива.

Питома теплота згоряння деяких видів палива, Дж/кг

1. Теплота згоряння палива. Коефіцієнт корисної дії нагрівника

Наприклад, під час горіння природного газу відбувається хімічна реакція взаємодії газу та кисню, що супроводжується виділенням теплоти.

• природні речовини (кам’яне вугілля, нафта, торф, дрова, природний газ);
• одержані людиною (гас, бензин, порох, деревне вугілля, етиловий спирт).

• твердим (кам’яне вугілля, торф, дрова, сухе пальне);
• рідким (нафта, гас, бензин, дизельне паливо);
• газоподібним (природний газ, пропан, бутан).

Питома теплота згоряння палива — це фізична величина, яка характеризує певне паливо і чисельно дорівнює кількості теплоти, що виділяється під час повного згоряння 1 кг цього палива.

Питому теплоту згоряння різних видів палива визначають у лабораторних умовах і заносять до таблиць.
Наприклад, для сухих дров \(q=10 МДж/кг\). Це означає, що за повного згоряння \(1\ кг\ \)сухих дров виділяється \(10\ МДж\ \)теплової енергії.

Q=qm
Q — кількість теплоти, яка виділяється в ході повного згоряння палива
q — питома теплота згоряння палива;
m — маса палива.

Під час згоряння палива, до тіла, яке нагрівають, вдається передати лише частину кількості теплоти, яка виділяється під час згоряння палива.
По-перше, жодне паливо не може в реальних умовах згоріти повністю.
По-друге, якась частина енергії витрачається марно (наприклад, виноситься з продуктами згоряння, іде на нагрівання навколишнього середовища).

Коефіцієнт корисної дії нагрівника — це фізична величина, яка характеризує ефективність нагрівника й дорівнює відношенню корисно спожитої теплоти до всієї теплоти, яка може бути виділена під час повного згоряння палива.

— коефіцієнт корисної дії нагрівника;
— корисно спожита теплота;
— теплота, яка виділяється в процесі повного згоряння палива.

Фізика : підруч. для 8 кл. загальноосвіт. навч. закл. / [В. Г. Бар’яхтар Я. Божинова, С. О. Довгий, О. О. Кірюхіна] ; за ред. В. Г. Бар’яхтара О. Довгого. — X. : Вид-во «Ранок», 2016. — 240 с. : іл., фот.

Фізика : підруч. для 8 кл. загальноосвіт. навч. закладів / Т. М. Засєкіна, Д. О. Засєкін. — К. : УОВЦ «Оріон», 2016. — 256 с.