Удельная теплота сгорания топлива и горючих материалов

Газы и пары летучих веществ — удельная теплоемкость в размерностях кДж/(кг*°К) и БТЕ/(фунт*°F), показатель адиабаты, индивидульная газовая постоянная.

нормальных условиях68°F20°C14.7 psia1 атм

Газ или пар Химическая формула Показатель адиабаты Индивидуальная газовая постоянная — Ri —
cpкДж/(кг*°К) cv
кДж/(кг*°К)
cpБТЕ/(фунт*°F) cvБТЕ/(фунт*°F) k =
cp / cv
cp — cvкДж/(кг*°К) cp — cv(ft lbf/(lbm°R))=
фунтсилы*фут/(фунтмоль* °R )
Азот / Nitrogen N2 1.04 0.743 0.25 0.18 1.400 0.297 54.99
Аммиак / Ammonia NH3 2.19 1.66 0.52 0.4 1.31 0.53 96.5
Ацетон / Acetone 1.47 1.32 0.35 0.32 1.11 0.15
Ацетилен / Acetylene C2H2 1.69 1.37 0.35 0.27 1.232 0.319 59.34
Аргон / Argon Ar 0.520 0.312 0.12 0.07 1.667 0.208
Бензол / Benzene C6H6 1.09 0.99 0.26 0.24 1.12 0.1
Бром / Bromine B2 0.25 0.2 0.06 0.05 1.28 0.05
Бутадиен, дивинил, эритрен / Butadiene C4H6 1.12
Бутан / Butane C4H10 1.67 1.53 0.395 0.356 1.094 0.143 26.5
Водород / Hydrogen H2 14.32 10.16 3.42 2.43 1.405 4.12 765.9

Водяной пар насыщенный:
0.069 бар(1 psia)

1.93 1.46 0.46 0.35 1.32 0.462
-//- 1 бар (14.7 psia) 1.97 1.5 0.47 0.36 1.31 0.46
-//- 10,34 бар (150 psia). 2.26 1.76 0.54 0.42 1.28 0.5
Воздух / Air 1.01 0.718 0.24 0.17 1.40 0.287 53.34
Гелий / Helium He 5.19 3.12 1.25 0.75 1.667 2.08 386.3
Гексан / Hexane C6H14 1.06
Гидроксил, водный остаток / Hydroxyl OH 1.76 1.27 1.384 0.489
Дифторхлорметан / Monochlorodifluoromethane, R-22 CF2ClH 1.18
Диэтиловый эфир, этиловый эфир, серный эфир, медицинский эфир / Ether C4H10O 2.01 1.95 0.48 0.47 1.03 0.06
Доменный газ; колошниковый газ /Blast furnace gas 1.03 0.73 0.25 0.17 1.41 0.3 55.05
Диоксид серы, сернистый газ/ Sulfur dioxide (Sulphur dioxide) SO2 0.64 0.51 0.15 0.12 1.29 0.13 24.1
Криптон / Krypton Kr 0.25 0.151
Кислород / Oxygen O2 0.919 0.659 0.22 0.16 1.395 0.260 48.24
Ксенрн / Xenon Xe 0.16 0.097
Метан / Methane CH4 2.22 1.70 0.59 0.45 1.304 0.518 96.4
Неон / Neon Ne 1.03 0.618 1.667 0.412
Оксид азота(II), мон(о)оксид азота, окись азота, нитрозил-радикал / Nitric Oxide NO 0.995 0.718 0.23 0.17 1.386 0.277
Оксид азота I), оксид диазота, закись азота, веселящий газ / Nitrous oxide N2O 0.88 0.69 0.21 0.17 1.27 0.18 35.1
Природный (натуральный газ) / Natural Gas 2.34 1.85 0.56 0.44 1.27 0.5 79.1
Продукты горения / Combustion products 1 0.24
Пентан, Pentane C5H12 1.07
Пропан, Propane C3H8 1.67 1.48 0.39 0.34 1.13 0.189 35.0
Пропилен / Propene (propylene) C3H6 1.5 1.31 0.36 0.31 1.15 0.18 36.8
Cветильный газ, угольный газ / Coal gas 2.14 1.59
Сероуглерод, сульфид углерода / Carbon disulphide

CS2

0.67 0.55 0.16 0.13 1.21 0.12
Соляная кислота / Hydrogen Chloride HCl 0.8 0.57 0.191 0.135 1.41 0.23 42.4
Спирт этиловый C2H5OH 1.88 1.67 0.45 0.4 1.13 0.22
Спирт метиловый CH3OH 1.93 1.53 0.46 0.37 1.26 0.39
Сероводоро, сернистый водород / Hydrogen Sulfide H2S 0.243 0.187 1.32 45.2
Тетраоксид диазота, азотный тетраоксид, АТ, четырёхокись азота; азотноватый ангидрид / Nitrogen tetroxide N2O4 4.69 4.6 1.12 1.1 1.02 0.09
Углекислый газ / Carbon dioxide CO2 0.844 0.655 0.21 0.16 1.289 0.189 38.86
Угарный газ / Carbon monoxide CO 1.02 0.72 0.24 0.17 1.40 0.297 55.14
Хлороводород (соляная кислота сухая — газ) / Hydrochloric acid HCl 0.795 0.567
Хлор / Chlorine Cl2 0.48 0.36 0.12 0.09 1.34 0.12
Хлористый метил — R40 / Methyl Chloride CH3Cl 0.240 0.200 1.20 30.6
Хлороформ, трихлорметан, метилтрихлорид / Chloroform CHCl3 0.63 0.55 0.15 0.13 1.15 0.08
Этан / Ethane C2H6 1.75 1.48 0.39 0.32 1.187 0.276 51.5
Этилен / Ethylene C2H4 1.53 1.23 0.4 0.33 1.240 0.296 55.08

Кратные и дольные единицы

В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ (фр. Brochure SI

), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ), десятичные кратные и дольные единицы джоуля образуются с помощью стандартных приставок СИ. «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации, предусматривает использование в тех же приставок.

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 Дж декаджоуль даДж daJ 10−1 Дж дециджоуль дДж dJ
102 Дж гектоджоуль гДж hJ 10−2 Дж сантиджоуль сДж cJ
103 Дж килоджоуль кДж kJ 10−3 Дж миллиджоуль мДж mJ
106 Дж мегаджоуль МДж MJ 10−6 Дж микроджоуль мкДж µJ
109 Дж гигаджоуль ГДж GJ 10−9 Дж наноджоуль нДж nJ
1012 Дж тераджоуль ТДж TJ 10−12 Дж пикоджоуль пДж pJ
1015 Дж петаджоуль ПДж PJ 10−15 Дж фемтоджоуль фДж fJ
1018 Дж эксаджоуль ЭДж EJ 10−18 Дж аттоджоуль аДж aJ
1021 Дж зеттаджоуль ЗДж ZJ 10−21 Дж зептоджоуль зДж zJ
1024 Дж иоттаджоуль ИДж YJ 10−24 Дж иоктоджоуль иДж yJ
применять не рекомендуется

Практика

Рассмотрим несколько термохимических расчетов для типовых заданий.

Задача 1

Рассчитайте количество теплоты, выделившейся в результате реакции образования метана, термохимическое уравнение которой —

C(тв) + 2H2 (г) = CH4 (г) + 76 кДж,

из: а) 0,3 моля углерода; б) 2,4 г углерода; в) 2,24 л водорода.

Решение.

Важно помнить, что количество теплоты, которая выделяется в результате реакции, пропорционально количеству вещества, вступившего в реакцию. а) Из термохимического уравнения видно, что при взаимодействии 1 моля С выделяется 76 кДж, тогда при взаимодействии 0,3 моля С выделяется x кДж

а) Из термохимического уравнения видно, что при взаимодействии 1 моля С выделяется 76 кДж, тогда при взаимодействии 0,3 моля С выделяется x кДж.

Составим уравнение и решим его:

1 моль × х = 76 кДж × 0,3 моля;

.

б) Для начала найдем количество вещества прореагировавшего углерода. Для этого разделим его массу m на молярную массу M:

.

Молярная масса углерода равна 12 г/моль (значение из таблицы Менделеева).

Тогда .

В соответствии с термохимическим уравнением при взаимодействии 1 моля С выделяется 76 кДж, тогда при взаимодействии 0,2 моля выделяется х кДж.

Данной пропорции соответствует уравнение:

1 моль × х = 76 кДж × 0,2 моля;

.

в) Для начала найдем количество вещества вступившего в реакцию водорода. Для этого разделим его объем V на молярный объем Vm:

.

Молярный объем любого вещества равен 22,4 л/моль.

Тогда .

В соответствии с термохимическим уравнением при взаимодействии 2 молей H выделяется 76 кДж, тогда при взаимодействии 0,1 моля выделяется х кДж.

Данной пропорции соответствует уравнение:

1 моль × х = 76 кДж × 0,1 моля;

.

Задача 2

В результате реакции, термохимическое уравнение которой —

2H2 (г) + O2 (г) = 2H2O (г) + 484 кДж,

выделилось 1 360 кДж. Вычислите: а) объем (н. у.) вступившего в реакцию кислорода; б) массу образовавшейся воды.

Решение.

а) В соответствии с термохимическим уравнением при взаимодействии
1 моля кислорода выделяется 484 кДж, тогда при взаимодействии
х молей кислорода выделяется 1 360 кДж.

Этой пропорции соответствует уравнение:

1 моль × 1 360 кДж = 484 кДж × х молей;

.

Найдем объем вступившего в реакцию кислорода, воспользовавшись формулой:

V = n(H) × Vm, где Vm — молярный объем;

V(H) = 2,81 моля × 22,4 л/моль = 62,95 л.

б) В соответствии с термохимическим уравнением при взаимодействии
2 молей воды выделяется 484 кДж, тогда при взаимодействии
х молей кислорода выделяется 1 360 кДж.

Этой пропорции соответствует уравнение:

2 моля × 1 360 кДж = 484 кДж × х молей;

.

Найдем объем вступившего в реакцию кислорода, воспользовавшись формулой:

m(H2O) = n(H2O) × M(H2O), где M — молярная масса;

M(H2O) = 1 × 2 + 16 × 1 = 18 г/моль;

m(H2O) = 5,62 моля × 18 г/моль = 101,16 г.

Еще больше задач, да еще и в интерактивном формате — на онлайн-курсах по химии в школе Skysmart.

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

Приведена таблица удельной теплоты сгорания некоторых горючих материалов (стройматериалы, древесина, бумага, пластик, солома, резина и т. д.). Следует отметить материалы с высоким тепловыделением при сгорании. К таким материалам можно отнести: каучук различных типов, пенополистирол (пенопласт), полипропилен и полиэтилен.

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов
Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Бумага 17,6
Дерматин 21,5
Древесина (бруски влажностью 14 %) 13,8
Древесина в штабелях 16,6
Древесина дубовая 19,9
Древесина еловая 20,3
Древесина зеленая 6,3
Древесина сосновая 20,9
Капрон 31,1
Карболитовые изделия 26,9
Картон 16,5
Каучук бутадиенстирольный СКС-30АР 43,9
Каучук натуральный 44,8
Каучук синтетический 40,2
Каучук СКС 43,9
Каучук хлоропреновый 28
Линолеум поливинилхлоридный 14,3
Линолеум поливинилхлоридный двухслойный 17,9
Линолеум поливинилхлоридный на войлочной основе 16,6
Линолеум поливинилхлоридный на теплой основе 17,6
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе 20,3
Линолеум резиновый (релин) 27,2
Парафин твердый 11,2
Пенопласт ПХВ-1 19,5
Пенопласт ФС-7 24,4
Пенопласт ФФ 31,4
Пенополистирол ПСБ-С 41,6
Пенополиуретан 24,3
Плита древесноволокнистая 20,9
Поливинилхлорид (ПВХ) 20,7
Поликарбонат 31
Полипропилен 45,7
Полистирол 39
Полиэтилен высокого давления 47
Полиэтилен низкого давления 46,7
Резина 33,5
Рубероид 29,5
Сажа канальная 28,3
Сено 16,7
Солома 17
Стекло органическое (оргстекло) 27,7
Текстолит 20,9
Толь 16
Тротил 15
Хлопок 17,5
Целлюлоза 16,4
Шерсть и шерстяные волокна 23,1
  1. Абрютин А. А. и др. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод.
  2. ГОСТ 147-2013 Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и расчет низшей теплоты сгорания.
  3. ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.
  4. ГОСТ 22667-82 Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе.
  5. ГОСТ 31369-2008 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава.
  6. Земский Г. Т. Огнеопасные свойства неорганических и органических материалов: справочник М.: ВНИИПО, 2016 — 970 с.

Таблица энергий сродства атома к электрону химических элементов (2 часть):

31 Галлий Ga 29,061(12) кДж/моль (0,30120(11) эВ)
32 Германий Ge 118,9352(2) кДж/моль (1,2326764(13) эВ)
33 Мышьяк As 77,65(2) кДж/моль (0,8048(2) эВ)
34 Селен Se 194,9587(2) кДж/моль (2,0206047(12) эВ)
35 Бром Br 324,5369(3) кДж/моль (3,363588(3) эВ)
36 Криптон Kr -96(20) кДж/моль (-1,0(2) эВ) – предположительно
37 Рубидий Rb 46,884(3) кДж/моль (0,485916(21) эВ)
38 Стронций Sr 5,023(6) кДж/моль (0,05206(6) эВ)
39 Иттрий Y 29,6(12) кДж/моль (0,307(12) эВ)
40 Цирконий Zr 41,806(9) кДж/моль (0,43328(9) эВ)
41 Ниобий Nb 88,516(7) кДж/моль (0,91740(7) эВ)
42 Молибден Mo 88,516(7) кДж/моль (0,7473(3) эВ)
43 Технеций Tc 53(20) кДж/моль (0,55(20) эВ) – предположительно
44 Рутений Ru 100,96(3) кДж/моль (1,04638(25) эВ)
45 Родий Rh 110,27(2) кДж/моль (1,14289(20) эВ)
46 Палладий Pd 54,24(2) кДж/моль (0,56214(12) эВ)
47 Серебро Ag 125,862(3) кДж/моль (1,30447(3) эВ)
48 Кадмий Cd -68(20) кДж/моль (-0,7(2) эВ) – предположительно
49 Индий In 37,043(6) кДж/моль (0,38392(6) эВ)
50 Олово Sn 107,2984(3) кДж/моль (1,112070(2) эВ)
51 Сурьма Sb 101,059(2) кДж/моль (1,047401(19) эВ)
52 Теллур Te 190,161(1) кДж/моль (1,970875(7) эВ)
53 Йод 127I 295,1531(4) кДж/моль (3,0590465(37) эВ)
53 Йод 128I 295,154(4) кДж/моль (3,059052(38) эВ)
54 Ксенон Xe -77(20) кДж/моль (-0,8(2) эВ) – предположительно
55 Цезий Cs 45,505(3) кДж/моль (0,471630(25) эВ)
56 Барий Ba 13,954(6) кДж/моль (0,14462(6) эВ)
57 Лантан La 53,795(2) кДж/моль (0,557546(20) эВ)
58 Церий Ce 55(2) кДж/моль (0,57(2) эВ)
59 Празеодим Pr 10,539(45) кДж/моль (0,10923(46) эВ)
60 Неодим Nd 9,406(32) кДж/моль (0,09749(33) эВ)

Таблица энергий сродства атома к электрону химических элементов (1 часть):

Атомный номер

Химический элемент

Символ Энергия сродства атома к электрону
1 Водород 1H 72,769(2) кДж/моль (0,754195(19) эВ)
1 Дейтерий 2H 72,814(4) кДж/моль (0,75467(4) эВ)
2 Гелий He -48(20) кДж/моль (-0,5(2) эВ) – предположительно
3 Литий Li 59,6326(21) кДж/моль (0,618049(22) эВ)
4 Бериллий Be -48(20) кДж/моль (-0,5(2) эВ) – предположительно
5 Бор B 26,989(3) кДж/моль (0,279723(25) эВ)
6 Углерод 12C 121,7763(1) кДж/моль (1,2621226(11) эВ)
6 Углерод 13C 121,7755(2) кДж/моль (1,2621136(12) эВ)
7 Азот N -6,8 кДж/моль (-0,07 эВ)
8 Кислород 16O 140,9760(2) кДж/моль (1,4611136(9) эВ)
8 Кислород 17O 140,9755(3) кДж/моль (1,461108(4) эВ)
8 Кислород 18O 140,9752(3) кДж/моль (1,461105(3) эВ)
9 Фтор F 328,1649(3) кДж/моль (3,4011898(24) эВ)
10 Неон Ne -116(19) кДж/моль (-1,2(2) эВ) – предположительно
11 Натрий Na 52,867(3) кДж/моль (0,547926(25) эВ)
12 Магний Mg -40(19) кДж/моль (-0,4(2) эВ)
13 Алюминий Al 41,762(5) кДж/моль (0,43283(5) эВ)
14 Кремний Si 134,0684(1) кДж/моль (1,3895212(8) эВ)
15 Фосфор P 72,037(1) кДж/моль (0,746609(11) эВ)
16 Сера 32S 200,4101(1) кДж/моль (2,0771042(6) эВ)
16 Сера 34S 200,4101(2) кДж/моль (2,0771045(12) эВ)
17 Хлор Cl 348,575(3) кДж/моль (3,612725(28) эВ)
18 Аргон Ar -96(20) кДж/моль (-1,0(2) эВ) – предположительно
19 Калий K 48,383(2) кДж/моль (0,501459(13) эВ)
20 Кальций Ca 2,37(1) кДж/моль (0,02455(10) эВ)
21 Скандий Sc 18(2) кДж/моль (0,188(20) эВ)
22 Титан Ti 7,289(5) кДж/моль (0,07554(5) эВ)
23 Ванадий V 50,911(20) кДж/моль (0,52766(20) эВ)
24 Хром Cr 65,21(2) кДж/моль (0,67584(12) эВ)
25 Марганец Mn -50(19) кДж/моль (-0,5(2) эВ) – предположительно
26 Железо Fe 14,785(4) кДж/моль (0,153236(35) эВ)
27 Кобальт Co 63,898(5) кДж/моль (0,66226(5) эВ)
28 Никель Ni 111,65(2) кДж/моль (1,15716(12) эВ)
29 Медь Cu 119,235(4) кДж/моль (1,23578(4) эВ)
30 Цинк Zn -58(20) кДж/моль (-0,6(2) эВ) – предположительно

Производство и рынок

Производство алюминияЛегенда из «Historia naturalis» гласит, что однажды к римскому императору Тиберию (42 год до н. э. — 37 год н. э.) пришёл ювелир с металлической, небьющейся обеденной тарелкой, изготовленной якобы из глинозёма — Al2O3. Тарелка была очень светлой и блестела, как серебро. По всем признакам она должна быть алюминиевой. При этом ювелир утверждал, что только он и боги знают, как получить этот металл из глины. Тиберий, опасаясь, что металл из легкодоступной глины может обесценить золото и серебро, приказал на всякий случай отрубить ювелиру голову. Данная легенда интересна, ввиду возможности обнаружения самородного алюминия (см. выше). Ввиду его легкоплавкости, самородный алюминий мог бы быть легко переплавлен в компактный слиток металла даже на костре. Однако самородный алюминий — редчайший минерал, встречающийся в виде кристалликов микронных размеров.

Лишь почти через 2000 лет после Тиберия, в 1825 году, датский физик Ганс Христиан Эрстед получил несколько миллиграммов металлического алюминия, а в 1827 году Фридрих Вёлер смог выделить крупинки алюминия, которые, однако, на воздухе немедленно покрывались тончайшей пленкой оксида алюминия.

До конца XIX века алюминий в промышленных масштабах не производился.

Только в 1854 году Анри Сент-Клер Девиль (его исследования финансировал Наполеон III, рассчитывая, что алюминий пригодится его армии) изобрёл первый способ промышленного производства алюминия, основанный на вытеснении алюминия металлическим натрием из двойного хлорида натрия и алюминия NaCl·AlCl3. В 1855 году был получен первый слиток металла массой 6—8 кг. За 36 лет применения, с 1855 по 1890 год, способом Сент-Клер Девиля было получено 200 тонн металлического алюминия. В 1856 году он же получил алюминий электролизом расплава хлорида натрия-алюминия.

В 1885 году был построен завод по производству алюминия в немецком городе Гмелингеме, работающий по технологии, предложенной Николаем Бекетовым. Технология Бекетова мало чем отличалась от способа Девиля, но была проще и заключалась во взаимодействии между криолитом (Na3AlF6) и магнием. За пять лет на этом заводе было получено около 58 т алюминия — более четверти всего мирового производства металла химическим путем в период с 1854 по 1890 год.

Метод, изобретённый почти одновременно Чарльзом Холлом в США и Полем Эру во Франции (1886 год) и основанный на получении алюминия электролизом глинозема, растворённого в расплавленном криолите, положил начало современному способу производства алюминия. С тех пор, в связи с улучшением электротехники, производство алюминия совершенствовалось. Заметный вклад в развитие производства глинозема внесли русские учёные К. И. Байер, Д. А. Пеняков, А. Н. Кузнецов, Е. И. Жуковский, А. А. Яковкин и др.

Первый алюминиевый завод в России был построен в 1932 году в городе Волхов. Металлургическая промышленность СССР в 1939 году производила 47,7 тыс.тонн алюминия, ещё 2,2 тыс.тонн импортировалось.

Вторая мировая война значительно стимулировала производство алюминия. Так, в 1939 году общемировое его производство, без учёта СССР, составляло 620 тыс. т, но уже к 1943 году выросло до 1,9 млн т.

К 1956 году в мире производилось 3,4 млн т первичного алюминия, в 1965 году — 5,4 млн т, в 1980 году — 16,1 млн т, в 1990 году — 18 млн т.

В 2007 году в мире было произведено 38 млн т первичного алюминия, а в 2008 — 39,7 млн т. Лидерами производства являлись:

КНР  (в 2007 году произвёл 12,60 млн т, а в 2008 — 13,50 млн т) Россия  (3,96/4,20)
Канада  (3,09/3,10) США  (2,55/2,64) Австралия  (1,96/1,96) Бразилия  (1,66/1,66) Индия  (1,22/1,30)
Норвегия  (1,30/1,10)
ОАЭ  (0,89/0,92)
Бахрейн  (0,87/0,87)
ЮАР  (0,90/0,85)
Исландия  (0,40/0,79) Германия  (0,55/0,59)
Венесуэла  (0,61/0,55)
Мозамбик  (0,56/0,55)
Таджикистан  (0,42/0,42)

На мировом рынке, запас 2,224 млн т., а среднесуточное производство 128,6 тыс. т. (2013.7).

В России монополистом по производству алюминия является компания «Российский алюминий», на которую приходится около 13 % мирового рынка алюминия и 16 % глинозёма.

Мировые запасы бокситов практически безграничны, то есть несоизмеримы с динамикой спроса. Существующие мощности могут производить до 44,3 млн т первичного алюминия в год. Следует также учитывать, что в будущем некоторые из применений алюминия могут быть переориентированы на использование, например, композитных материалов.

Цены на алюминий (на торгах международных сырьевых бирж) в 2008—2014 годах составляли в среднем 1,8—2,3 долларов за килограмм.

Триэтилалюминий (обычно, совместно с триэтилбором) используется также для химического зажигания (то есть, как пусковое горючее) в ракетных двигателях, так как самовоспламеняется в газообразном кислороде.

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов

Представлена таблица удельной теплоты сгорания газообразного топлива и некоторых других горючих газов в размерности МДж/кг. Из рассмотренных газов наибольшей массовой удельной теплотой сгорания отличается водород. При полном сгорании одного килограмма этого газа выделится 119,83 МДж тепла. Также высокой теплотворной способностью обладает такое топливо, как природный газ — удельная теплота сгорания природного газа равна 41…49 МДж/кг (у чистого метана 50 МДж/кг).

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов (водород, природный газ, метан)
Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
1-Бутен 45,3
Аммиак 18,6
Ацетилен 48,3
Водород 119,83
Водород, смесь с метаном (50% H2 и 50% CH4 по массе) 85
Водород, смесь с метаном и оксидом углерода (33-33-33% по массе) 60
Водород, смесь с оксидом углерода (50% H2 50% CO2 по массе) 65
Газ доменных печей 3
Газ коксовых печей 38,5
Газ сжиженный углеводородный СУГ (пропан-бутан) 43,8
Изобутан 45,6
Метан 50
н-Бутан 45,7
н-Гексан 45,1
н-Пентан 45,4
Попутный газ 40,6…43
Природный газ 41…49
Пропадиен 46,3
Пропан 46,3
Пропилен 45,8
Пропилен, смесь с водородом и окисью углерода (90%-9%-1% по массе) 52
Этан 47,5
Этилен 47,2

Примечания

  1. Производные единицы Беккерель · Ватт · Вебер · Вольт · Генри · Герц · Градус Цельсия · Грей · Джоуль · Зиверт · Катал · Кулон · Люкс · Люмен · Ньютон · Ньютон-метр · · Паскаль · Радиан · Сименс · Стерадиан · Тесла · Фарад
    Принятые для использования с СИ Ангстрем · Астрономическая единица · Гектар · Градус дуги (Минута дуги, Секунда дуги) · Дальтон (Атомная единица массы) · Децибел · Литр · Непер · Сутки (Час, Минута) · Тонна · Электронвольт Атомная система единиц · Естественная система единиц
    См. также Приставки СИ · Система физических величин · Преобразование единиц · Новые определения СИ · История метрической системы
    Книга:СИ · Категория:СИ
    В другом языковом разделе есть более полная статья Joule (нем.) Вы можете помочь проекту, расширив текущую статью с помощью перевода.

Вопросы на закон Джоуля-Ленца

Вопрос 1. Как звучит закон Джоуля-Ленца?

Ответ. Закон Джоуля-Ленца гласит:

Q=I2Rt

Вопрос 2. Почему проводник с током нагревается?

Ответ. При прохождении тока по проводнику положительные ионы в узлах кристаллических решеток проводника за счет энергии тока начинают сильнее колебаться. Это сопровождается увеличением внутренней энергии проводника, т.е. его нагреванием. При этом энергия тока выделяется в виде теплоты, которую называют джоулевым теплом.

Вопрос 3. Как был открыт закон Джоуля-Ленца?

Ответ.  По спирали, помещенной в калориметр с водой, пропускали электрический ток. Через некоторое время вода нагревалась. По температуре воды можно было вычислить количество выделившейся теплоты. Эмпирическим путем было доказано, что при прохождении тока по проводнику, обладающему определенным сопротивлением, в течение времени током совершается работа, проявляющаяся в виде выделившейся теплоты.

Английский физик Джеймс Джоуль и русский физик Эмилий Ленц изучали зависимость количества выделяемой теплоты от силы тока одновременно. Они пришли к одному и тому же выводу независимо друг от друга.

Вопрос 4. Как еще можно записать закон Джоуля-Ленца?

Ответ. Воспользовавшись законом Ома для участа цепи, закон Джоуля-Ленца можно переписать следующим образом:

Q=UIt=U2Rt

Вопрос 5. Каково практическое применение закона Джоуля-Ленца?Ответ. Закон Джоуля-Ленца находит широкое применение на практике:

  1. На нем основан принцип действия многих нагревательных приборов (чайник, электроплитка, фен, утюг, паяльник и т.д).
  2. На принципе закона Джоуля-Ленца основана контактная сварка, где создание неразъемного сварного соединения достигается путем нагрева металла за счет проходящего через него электрического тока и пластической деформации свариваемых деталей путем сжатия. Электродуговая сварка также использует закон Джоуля-Ленца.
  3. Расчеты на основе закона Джоуля-Ленца позволяют стабилизировать и минимизировать тепловые потери в линиях электропередач.

Хранение и транспортировка ацетилена

Ацетилен выпускают по ГОСТ 5457 растворенным и газообразным. Хранят и транспортируют его в растворенном состоянии в специальных стальных баллонах по ГОСТ 949, заполненных пористой, пропитанной ацетоном массой. Ацетилен, растворенный в ацетоне не склонен к взрывчатому распаду.

Баллоны окрашены в серый цвет и надписью красными буквами «АЦЕТИЛЕН» на верхней цилиндрической части.

Максимальное давление ацетилена при заполнении баллона составляет 2,5 МПа (25 кгс/см2), при отстое и охлаждении баллона до 20°С оно снижается до 1,9 МПа (19 кгс/см2). При этом давлении в 40-литровый баллон вмещается 5-5,8 кг С2Н2 по массе (4,6-5,3 м3 газа при 20°С и 760 мм рт. ст.).

Давление ацетилена в полностью наполненном баллоне изменяется при изменении температуры следующим образом:

Температура, °С -5 5 10 15 20 30 40
Давление, МПа 1,3 1,4 14 1,7 1,8 12 2,4 3,0

Другие требования техники безопасности можно узнать из статьи о классе опасности и мерах безопасности при работе с ацетиленом

Таблица энергий сродства атома к электрону химических элементов (3 часть):

61 Прометий Pm 12,45 кДж/моль (0,129 эВ)
62 Самарий Sm 15,63 кДж/моль (0,162 эВ)
63 Европий Eu 11,2(13) кДж/моль (0,116(13) эВ)
64 Гадолиний Gd 13,22 кДж/моль (0,137 эВ)
65 Тербий Tb 12,670(77) кДж/моль (0,13131(80) эВ)
66 Диспрозий Dy 33,96 кДж/моль (0,352 эВ) – минимальное значение
67 Гольмий Ho 32,61 кДж/моль (0,338 эВ)
68 Эрбий Er 30,10 кДж/моль (0,312 эВ)
69 Тулий Tm 99(3) кДж/моль (1,029(22) эВ)
70 Иттербий Yb -1,93 кДж/моль (-0,02 эВ) – предположительно
71 Лютеций Lu 23,04(7) кДж/моль (0,2388(7) эВ)
72 Гафний Hf 17,18(7) кДж/моль (0,178 0(7) эВ)
73 Тантал Ta 31(2) кДж/моль (0,178 0(7) эВ)
74 Вольфрам W 78,76(1) кДж/моль (0,81626(8) эВ)
75 Рений Re 5,8273(62) кДж/моль (0,060396(64) эВ)
76 Осмий Os 103,99(2) кДж/моль (1,07780(13) эВ)
77 Иридий Ir 150,9086(12) кДж/моль (1,07780(13) эВ)
78 Платина Pt 205,041(5) кДж/моль (2,12510(5) эВ)
79 Золото Au 222,747(3) кДж/моль (2,308610(25) эВ)
80 Ртуть Hg -48(20) кДж/моль (-0,5(2) эВ) – предположительно
81 Таллий Tl 30,880 4(19) кДж/моль (0,320053(19) эВ)
82 Свинец Pb 34,418 3(3) кДж/моль (0,356721(2) эВ)
83 Висмут Bi 90,924(2) кДж/моль (0,942362(13) эВ)
84 Полоний Po 136(7) кДж/моль (1,40(7) эВ) – вычисленная
85 Астат At 233,087(8) кДж/моль (2,41578(7) эВ)
86 Радон Rn -68(20) кДж/моль (-0,7(2) эВ) – предположительно
87 Франций Fr 46,89 кДж/моль (0,486 эВ) – предположительно
88 Радий Ra 9,6485 кДж/моль (0,10 эВ) – предположительно
89 Актиний Ac 33,77 кДж/моль (0,35 эВ) – предположительно
90 Торий Th 58,633(6) кДж/моль (0,60769(6) эВ)

Горение ацетилена

Горение ацетилена происходит по реакции: С2Н2 + 2,5O2=2СO2 + Н2O + Q1

Для полного сгорания 1 м3 ацетилена по вышеуказанной реакции теоретически требуется 2,5 м3 кислорода или = 11,905 м3 воздуха. При этом выделяется тепло Q1 ? 312 ккал/моль. Высшая теплотворная способность 1 м3 С2Н2 при 0°C и 760 мм рт. ст., определенная в газовом калориметре, составляет QВ = 14000 ккал/м3 (58660 кДж/м3), что соответствует расчетной:

312?1,1709?1000/26,036 = 14000 ккал/м3

Низшая теплотворная способность при тех же условиях может быть принята QH = 13500 ккал/м3 (55890 кДж/м3).

Практически для горения в горелках при восстановительном пламени в горелку подается не 2,5 м3 кислорода на 1 м3 ацетилена, а всего лишь от 1 до 1,2 м3, что примерно соответствует неполному сгоранию по реакции:

С2H2 + О2 = 2СО + H2 + Q2

где Q2 ? 60 ккал/моль или 2300 ккал/кгС2H2. Остальные 1,5-1,3 м3 кислорода поступают в пламя из окружающего воздуха, в результате чего в наружной оболочке пламени протекает реакция:

2СО + H2 + 1,5О2 = 2СO2 + H2O + Q3

Реакция неполного горения ацетилена протекает на внешней оболочке светящегося внутреннего конуса пламени, причем под влиянием высокой температуры на внутренней поверхности конуса происходит распад С2Н2 на его составляющие по реакции:

С2H2 = 2С + H2 + Q4

где Q4?54 ккал/моль или 2070 ккал/кг С2H2.

Таким образом, общая полезная теплопроизводительность пламени применительно к сварочным процессам представляет собой сумму тепла, выделяемого при распаде С2Н2, и тепла, выделяемого при неполном сгорании, что составляет Q4 + Q2 = 2070 + 2300 = 4370 ккал/кг или 4370?1,1709 ? 5120 ккал/м3.

При содержании С2Н2 в смеси около 45% (т. е. при отношении кислорода к ацетилену, примерно равном 1,25) достигается максимальная температура горения ацетилена, которая составляет 3200°С.

При содержании 27% С2Н2 достигается максимальная скорость воспламенения ацетилено-кислородной смеси, которая равна 13,5 м/сек.

Данные зависимостей скорости воспламенения и температуры пламени и от содержания в ней ацетилена представлены ниже в таблице.

Содержание С2Н2 в смеси в объемных процентах 12 15 20 25 27 30 32 35 40 45 50 55
Максимальная температура горения ацетилена, °С 2920 2940 2960 2970 2990 3010 3060 3140 3200 3070 2840
Скорость воспламенения смеси, м/сек 8,0 10,0 11,8 13,3 13,5 13,1 12,5 11,3 9,3 7,8 6,7

Необходимо понимать, что полное сгорание ацетилено-воздушной смеси достигается при наличии в ней не более 1?100/(1+11,905)=7,75% ацетилена (так называемая стехиометрическая смесь). При этом продуктами реакции являются только (СО2) и вода (H2О). При содержании ацетилена более 17,37% в виде сажи выделяется свободный углерод.

С увеличение процентного содержание ацетила выделение сажи также возрастает (коптящее пламя), а при 81% С2Н2 — процесс горения прекращается или не возникает.

Как перевести C в джоули?

Умножьте изменение температуры на удельную теплоемкость и массу вашего объекта.. Это даст вам потерянное или полученное тепло в джоулях. Пример: если 10 килограммов воды нагреваются с 10 до 50 градусов по Цельсию, сколько энергии (в джоулях) они поглотили?

Сколько калорий в кДж? 1 килоджоуль = 0.24 калорий (около ¼)

Таким образом, чтобы перевести калории в килоджоули, умножьте количество калорий на 4.

Сколько кДж в ккал?

Калории также могут быть выражены в килоджоулях (кДж). Одна калория (ккал) равна 4.18 кДж. или 4,184 1 джоулей (Дж) (4.18). Чтобы преобразовать калории в кДж, несколько калорий на XNUMX.

Сколько калорий я должен сжигать в день? Мужчины

Возраст Суточная потребность в калориях
19–30 года 2,400–3,000 калорий
31–59 года 2,200–3,000 калорий
60 + годы 2,000–2,600 калорий

Мощность пневматического пистолета, равная 7,5 Дж — разрешенная граница

Многих интересуют модели с таким показателем дульной энергии – их и оформлять не нужно, и сила выстрела у них внушительная. Заметим, что часто добиться увеличения мощности можно с помощью небольшого апгрейда (проще всего это сделать с пневматами, имеющими обозначение F, так как производитель изначально заложил в них больше возможностей). Кроме того, мощность семь с половиной джоуля имеет оружие, стреляющее патронами флобера, которое в Украине продается свободно, но в России запрещено. Далее будем говорить о пистолетах, дульная энергия которых максимально приближена к разрешенной границе. Представляем несколько популярных моделей.

Аникс А-3000 LB Скиф

Пневматический пистолет Аникс А-3000 LB Скиф

Пневматический газобаллонный пистолет калибра четыре с половиной миллиметра, производящийся российской , имеет достаточно длинный ствол, являющийся имитатором глушителя. Это положительным образом сказывается на дульной энергии (указывается ее значение до 7,5 джоуля). Его корпус выполнен из качественного стеклопластика (от фирмы Дюпон). Предохранитель, курок, прицел и затвор – металлические. Ствол подвижен, имеет 6 прямоугольных нарезов и длину 11,65 см. Масса изделия – 785 г (без магазина).

Применяется предохранитель флажкового типа, УСМ – двойного действия.

Пистолет ИЖ МР-651-09 К

Пневматический пистолет ИЖ МР-651К

Это изделие калибра четыре с половиной миллиметра от знаменитой компании из Ижевска являет собой весьма интересный экземпляр. Ведь благодаря модульной конструкции он может превратиться и в пистолет-пулемет, и в винтовку с коротким прикладом, и в пистолет с эргономичным дизайном. Корпус – литой, выполнен из алюминиевого сплава. Рукоятка, магазин и планка прицела – пластиковые, но весьма прочные. Ствол стальной, длиной 14,8 см. Вес устройства – от 0,7 до 1,5 кг (в зависимости от сборки).

Стрельба идет на энергии баллончика с СО2 (8 или 12 г). Можно стрелять шариками 4,5 мм (отметим, что их в магазин поместится целых 23 штуки) или пулями до 7 мм длиной (которых в магазине будет 8 штук). Для этого в комплекте идут два разных магазина. Скорость летящего заряда – 120 метров в секунду. Дульная энергия заявлена до 7,5 джоуля. Стоимость изделия – 3200 рублей.

ИЖ МР-661К «Дрозд»

Пневматический пистолет ИЖ МР-661К «Дрозд»

Эту газобаллонную модель, калибр которой равняется 4,5 мм, именуют пистолетом-автоматом – уж очень необычный дизайн она имеет. Устройство может работать на баллончиках с углекислым газом весом 8 или 12 г. Корпус его изготовлен из прочного полиамида, длинный (18,5 см) ствол с шестью нарезами сделан из стали. Вес пистолета – 1400 г.

Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)

В таблице представлены значения удельной теплоты сгорания сухого твердого топлива в размерности МДж/кг. Топливо в таблице расположено по названию в алфавитном порядке.

Наибольшей теплотворной способностью из рассмотренных твердых видов топлива обладает коксующийся уголь — его удельная теплота сгорания равна 36,3 МДж/кг (или в единицах СИ 36,3·106 Дж/кг). Кроме того высокая теплота сгорания свойственна каменному углю, антрациту, древесному углю и углю бурому.

К топливам с низкой энергоэффективностью можно отнести древесину, дрова, порох, фрезторф, горючие сланцы. Например, удельная теплота сгорания дров составляет 8,4…12,5, а пороха — всего 3,8 МДж/кг.

Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)
Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Антрацит 26,8…34,8
Древесные гранулы (пиллеты) 18,5
Дрова сухие 8,4…11
Дрова березовые сухие 12,5
Кокс газовый 26,9
Кокс доменный 30,4
Полукокс 27,3
Порох 3,8
Сланец 4,6…9
Сланцы горючие 5,9…15
Твердое ракетное топливо 4,2…10,5
Торф 16,3
Торф волокнистый 21,8
Торф фрезерный 8,1…10,5
Торфяная крошка 10,8
Уголь бурый 13…25
Уголь бурый (брикеты) 20,2
Уголь бурый (пыль) 25
Уголь донецкий 19,7…24
Уголь древесный 31,5…34,4
Уголь каменный 27
Уголь коксующийся 36,3
Уголь кузнецкий 22,8…25,1
Уголь челябинский 12,8
Уголь экибастузский 16,7
Фрезторф 8,1
Шлак 27,5

Сколько килоджоулей в 500 калориях?

500 килоджоулей (кДж) равны 119.5 калорий (ккал). Формула перевода килоджоулей в калории: E (Кал) = E (кДж) x 0.239, а обратный расчет — E (кДж) = E (Кал) / 4.184.

Сколько ньютонов в ударе? Сила удара в любительском боксе примерно 2500 N. Если вы весите 70 кг (11 стоунов или 154 фунта), вы приложите к земле около 700 Н силы, которая только что остановилась. Это делает силу удара примерно в 3.5 раза больше массы тела.

Сколько ньютонов в 5 кг?

Килограмм-сила в Ньютон Таблица преобразования

Килограмм-сила Ньютон
1 кгс 9.80665 N
2 кгс 19.6133 N
3 кгс 29.41995 N
5 кгс 49.03325 N

Чему равен 1Н? Ньютон (Н) — международная единица измерения силы. Один ньютон равен 1 килограмм-метр в секунду в квадрате. Проще говоря, 1 ньютон силы — это сила, необходимая для ускорения объекта массой 1 килограмм на 1 метр в секунду в секунду.

Что такое 25kn?

Ответ на этот вопрос 25000 ньютонов.

Что такое 7кн? переводная таблица: килоньютон/фунт-сила

Килоньютоны Фунт-сила
6 кН 1,349 фунтов
7 кН 1,574 фунтов
8 кН 1,798 фунтов
9 кН 2,023 фунтов

Что такое сила Ньютона?

Один ньютон — это сила, необходимая для ускорения одного килограмма массы со скоростью один метр в секунду в квадрате в направлении приложенной силы. Ответ: Ньютон – это сила, действующая на тело массой 1 кг и вызывающая в нем ускорение 1 м/с.

Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца

Подробности Работа тока — это работа электрического поля по переносу электрических зарядов вдоль проводника; Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого работа совершалась.

Применяя формулу закона Ома для участка цепи, можно записать несколько вариантов формулы для расчета работы тока:

По закону сохранения энергии:

работа равна изменению энергии участка цепи, поэтому выделяемая проводником энергия равна работе тока.

В системе СИ:

ЗАКОН ДЖОУЛЯ -ЛЕНЦА

При прохождениии тока по проводнику проводник нагревается, и происходит теплообмен с окружающей средой, т.е. проводник отдает теплоту окружающим его телам

Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику.

По закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое проводником численно равно работе, которую совершает протекающий по проводнику ток за это же время.

В системе СИ:

= 1 Дж

МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

— отношение работы тока за время t к этому интервалу времени.

В системе СИ:

Следующая страница «Электрический ток в металлах. Сверхпроводимость»

Назад в раздел «10-11 класс»

Электростатика и законы постоянного тока — Класс!ная физика

Электрический заряд. Электризация. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Единица электрического заряда — Близкодействие и дальнодействие. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Силовые линии электрического поля — Проводники и диэлектрики в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков — Потенциальная энергия тела в электростатическом поле. Потенциал электростатического поля и разность потенциалов. Связь между напряженностью электростатического поля и разхностью потенциалов — Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора — Электрический ток. Сила тока. Условия, необходимые для существования электрического тока. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — Работа и мощность тока

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Editor
Editor/ автор статьи

Давно интересуюсь темой. Мне нравится писать о том, в чём разбираюсь.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Клуб фитнеса и красоты
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: