Підручник Фізика 8 клас - П.Ф. Пістун - Богдан 2016 рік

Розділ І ТЕПЛОВІ ЯВИЩА

§15. Згоряння палива. Питома теплота згоряння палива

✓ Що називають кількістю теплоти?

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, дрова, вугілля, нафта тощо.

Паливо містить у своєму складі вуглець. При згорянні вуглецю відбувається хімічна реакція окислення — атоми вуглецю з’єднуються з атомами кисню, що містяться в повітрі, й утворюється молекула діоксиду вуглецю (вуглекислого газу) СО2. При цьому виділяється енергія.

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 (1).

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

Таблиця. 9

Питома теплота згоряння деяких видів палива, Дж/кг

Паливо

q, Дж/кг

Паливо

Дж/кг

Порох

0,38 ∙ 107

Деревне вугілля

3,4 ∙ 107

Сухі дрова

1,0 ∙ 107

Природний газ

4,4 ∙ 107

Торф

1,4 ∙ 107

Нафта

4,4 ∙ 107

Антрацит

3,0 ∙ 107

Бензин

4,6 ∙ 107

Кам’яне вугілля

2,7 ∙ 107

Гас

4,6 ∙ 107

Спирт

2,7 ∙ 107

Водень

12,0 ∙ 107

З цієї таблиці видно, що найбільшу питому теплоту згоряння має водень, найменшу — порох.

Питома теплота згоряння сухих дров 1,0 ∙ 107 Дж/кг, а нафти — 4,4 ∙ 107 Дж/кг. Це означає, що при повному згорянні 1 кг сухих дров виділяється кількість теплоти 1,0 ∙ 107Дж, а при повному згорянні 1 кг нафти — кількість теплоти 4,4 ∙ 107Дж. Таким чином, при згорянні 1 кг сухих дров виділяється кількість теплоти в 4,4 рази менша, ніж при згорянні 1 кг нафти.

3. Якщо згоряє не 1 кг сухих дров, а, наприклад, 20 кг, то при їхньому повному згорянні виділиться кількість теплоти у 20 разів більша, тобто 20 ∙ 107 Дж.

У загальному випадку кількість теплоти Q, що виділяється при повному згорянні палива, дорівнює добутку питомої теплоти згоряння палива q і його маси m:

Q = qm.

Приклад розв’язування задачі

Визначте масу природного газу, який потрібно спалити для того, щоб нагріти 22 л води від 20 °С до кипіння (100 °С).

Розв’язання.

У теплообміні беруть участь продукти згоряння природного газу та вода. При спалюванні природного газу виділяється кількість теплоти Q1, Якщо знехтувати втратами енергії на нагрівання навколишнього повітря і посудини, в якій знаходиться вода, то, відповідно до закону збереження енергії, кількість теплоти Q1, яка виділяється при згорянні природного газу, дорівнює кількості теплоти Q2, яка витрачається на нагрівання води:

Q1 = Q2.

Кількість теплоти, яка виділяється при згорянні палива:

Q1 = qm1.

Кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання води, рівна:

Q2 = сm2(t2 - t1).

Прирівнявши вирази, отримаємо:

qm1 = cm2(t2 - t1).

Маса води дорівнює добутку густини на її об’єм:

m = pV.

З урахуванням цього отримаємо:

qm1 = cpV(t2 - t1).

Звідси

Перевіримо одиниці шуканої величини:

Знайдемо числове значення шуканої величини:

Відповідь. m1 = 0,17 кг.

Запитання для самоперевірки

1. Чому при згорянні палива виділяється енергія?

2. Яку фізичну величину називають питомою теплотою згоряння палива? Яка її одиниця?

3. Питома теплота згоряння гасу 4,6 ∙ 107 Дж/кг. Що це означає?

4. При згорянні якого палива з однаковою масою — торфу або гасу — виділяється більша кількість теплоти?

Завдання 15

1. Яка кількість теплоти виділяється при повному згорянні 10 кг кам’яного вугілля?

2. Чому дорівнює маса згорілого деревного вугілля, якщо при цьому виділилася теплота кількістю 10,2 ∙ 107 Дж?

3. Чому дорівнює маса води, яку можна нагріти від 25 °С до 85 °С, передаючи їй усю енергію, що виділилася при повному згорянні 2,1 кг антрациту?

4. Чому дорівнює маса природного газу, який потрібно спалити для того, щоб 4 кг води нагріти в алюмінієвій каструлі із масою 0,6 кг від 10 °С до кипіння?

5. Яке співвідношення мас спирту та бензину в суміші, якщо питома теплота згоряння цієї суміші 40 МДж/кг?

Робота з комп’ютером

Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропоноване в електронному додатку завдання.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.