Теплота сгорания воды: Удельная теплота сгорания — формула и обозначения

Удельная теплота сгорания — формула и обозначения

Погреться у батареи зимой и заварить чаёк не получилось бы, если бы человечество не научилось использовать энергию. А рождается эта энергия благодаря сгоранию топлива.

Виды топлива

Человеку очень нужно тепло для всех процессов жизнедеятельности: например, для обогрева жилища, готовки, плавления металлов и получения других видов энергии. Чтобы получать тепло и свет, человек использует топливо. Когда люди впервые добыли огонь, без топлива тоже не обошлось — им послужила древесина.

Топливо — это любое вещество, выделяющее энергию в ходе сгорания.

Существует четыре группы видов топлива:

• твердое топливо,
• жидкое топливо,
• газообразное топливо.

На самом деле есть еще четвертая группа — ядерное топливо, но в этом случае механизм получения энергии другой. О нем мы рассказали в статье про ядерный реактор.

К твердому топливу относятся:

• древесина,
• горючие сланцы,
• уголь,
• торф.

Ископаемые твердые виды топлива, кроме сланцев, являются продуктом разложения органической массы растений. Торф — самый молодой из них, он представляет собой плотную массу, которая образовалась из перегнивших болотных растений. Уже не такие молодые (скажем, средних лет 🤣) бурые угли — это темная однородная масса, которая окисляется и рассыпается на свежем воздухе. Горючие сланцы — полезные ископаемые, дающие смолу. Каменные угли — ребята с повышенной прочностью и небольшой пористостью.

Жидкое топливо — это, например, бензин или нефть. Газообразное — это смесь, содержащая в себе водород и окись углерода.

В горючей части топлива всегда есть углерод, кислород, водород, сера и азот. Кислород в соединении с углеродом или водородом уменьшает тепло, которое выделяется в процессе горения. Азот переходит в продукты сгорания, не окисляясь. Сера — вредная примесь, при сгорании которой выделяется в 4 раза меньше теплоты, чем при сгорании углерода.

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Удельная теплота сгорания топлива

Удельная теплота сгорания определяет энергетическую ценность топлива. Эта величина фигурирует в формуле количества теплоты, выделяемого при сгорании топлива.

Удельная теплота сгорания — это табличная величина, которая показывает, какое количество энергии выделится при сгорании 1 кг топлива.

Ниже представлены таблицы с некоторыми значениями удельной теплоты сгорания.

Твердое топливо

Жидкое топливо

Газообразное топливо

Решение задач

Задачка простая

В топке паровой машины сгорело 50 кг каменного угля, удельная теплота сгорания которого равна 30 МДж/кг. Какое количество теплоты выделилось в этом процессе?

Решение

В условии задачи есть все необходимые данные, поэтому переводим их в СИ и подставляем в формулу.

СИ — международная система единиц. «Перевести в СИ» означает перевести все величины в метры, секунды и другие единицы измерения без приставок. Исключение — килограмм с приставкой «кило».

Переводим удельную теплоту сгорания в СИ:

30 МДж/кг = 30 000 000 Дж/кг

Подставляем значения в формулу:

Q = qm = 30 000 000 50 = 1 500 000 000 = 1500 МДж

Ответ: в процессе сгорания выделилось 1500 МДж.

Задачка сложная

Сколько килограммов воды можно нагреть на спиртовке при температуре 30°С, если сжечь в ней 21 грамм спирта? КПД спиртовки равен 30%.

Удельная теплота сгорания спирта — 2,9·10⁷ Дж/кг.

Удельная теплоемкость воды — 4200 Дж/(кг·°С).

Решение

кг

Ответ: можно нагреть 1,45 кг воды.

Попробуйте подготовку к ЕГЭ по физике онлайн с опытным преподавателем в Skysmart!

Теплота сгорания природного газа

Версия для печати

Высшая и низшая теплота сгорания природного газа

Компонент	Значение молярной теплоты сгорания при 60 °F, кДж·мол-1
	высшей	низшей
1 Метан	891,51	802,69
2 Этан	1562,06	1428,83
3 Пропан	2220,99	2043,35
4 н-Бутан	2879,63	2657,58
5 2-Метилпропан	2870,45	2648,40
6 н-Пентан	3538,44	3271,98
7 2-Метилбутан	3531,52	3265,06
8 2,2-Диметилпропан	3517,27	3250,81
9 н-Гексан	4198,06	3887,19
10 2-Метилпентан	4190,43	3879,57
11 3-Метилпентан	4193,03	3882,17
12 2,2-Диметилбутан	4180,64	3869,78
13 2,3-Диметилбутан	4188,41	3877,55
14 н-Гептан	4856,97	4501,69
15 н-Октан	5515,77	5116,08
16 н-Нонан	6175,56	5731,46
17 н-Декан	6834,61	6346,11
18 Этилен	1412,06	1323,24
19 Пропилен	2059,35	1926,12
20 1-Бутен	2718,59	2540,96
21 цис-2-Бутен	2711,8	2534,2
22 транс-2-Бутен	2708,2	2530,5
23 2-Метилпропен	2701,9	2524,3
24 1-Пентен	3377,62	3155,57
25 Пропадиен	1943,91	1855,09
26 1,2-Бутадиен	2595,05	2461,82
27 1,3-Бутадиен	2542,03	2408,80
28 Ацетилен	1301,35	1256,94
29 Циклопентан	3322,04	3100,00
30 Метилциклопентан	3972,29	3705,83
31 Этилциклопентан	4631,75	4320,89
32 Циклогексан	3955,85	3689,39
33 Метилциклогексан	4603,90	4293,03
34 Этилциклогексан	5266,73	4911,46
35 Бензол	3302,78	3169,55
36 Толуол	3949,70	3772,07
37 Этилбензол	4609,40	4387,35
38 о-Ксилол	4598,51	4376,46
39 Метанол	765,03	676,21
40 Метантиол	1240,23	1151,41
41 Водород	286,13	241,72
42 Вода*	44,410	0
43 Сульфид водорода	562,36	517,95
44 Аммиак	383,47	316,86
45 Цианид водорода	671,7	649,5
46 Монооксид углерода	282,91	282,91
47 Карбонил сульфид	548,15	548,15
48 Карбонил дисульфид	1104,33	1104,33
* Ненулевое значение теплоты сгорания паров воды, полученное формально из определения значения высшей теплоты сгорания, которое требует конденсации в жидкое состояние всех паров воды в продуктах сгорания. Таким образом, все пары воды, присутствующие тем или иным образом в сухом газе, дают свой вклад за счет скрытой теплоты испарения в значение высшей теплоты сгорания смеси.

(по ГОСТ 31369-2008 (ИСО 6976:1995) «Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава»)

Высшая и низшая теплотворная способность

Энергетическая ценность или теплотворная способность аналогичны теплоте сгорания и могут быть рассчитаны на основе термодинамических значений или измерены в подходящем приборе:

Известное количество топлива сжигается при постоянном давлении и при стандартных условиях (0°С и 1 бар), а выделяющееся тепло улавливается известной массой воды в калориметре. Если измерены начальная и конечная температуры воды, то выделившуюся энергию можно рассчитать по уравнению 9.0005

H = ΔT mC _p

где H = поглощенная тепловая энергия (в Дж), ΔT = изменение температуры (в °C), m = масса воды (в г) и C _p = удельная теплоемкость (4,18 Дж/г°C для воды). Полученное значение энергии, деленное на граммы сожженного топлива, дает содержание энергии (в Дж/г).

В процессе горения образуется водяной пар, и некоторые методы могут быть использованы для рекуперации количества тепла, содержащегося в этом водяном паре, путем его конденсации.

• Высшая теплотворная способность (= высшая теплота сгорания — GCV = высшая теплота сгорания — HHV) — вода сгорания полностью конденсируется, а тепло, содержащееся в водяном паре, регенерируется
• Низшая теплотворная способность (= нетто Теплотворная способность — NCV  = низшая теплота сгорания — LHV) — продукты сгорания содержат водяной пар, и тепло водяного пара не рекуперируется

альтернативное биотопливо.

См. также Теплота сгорания, Ископаемые и альтернативные виды топлива — Содержание энергии и сжигание топлива — Выбросы углекислого газа

Для просмотра полной таблицы с низшей теплотворной способностью LHV — поверните экран!

[MJ/M ³ ]

[MJ/M ³ ]

[MJ/M ³ ] ]

7774

70074 12.67

9005

9005

9005

9005

0077

Fuel	Density		Higher Heating Value (HHV) (Gross Calorific Value — GCV)					Lower Heating Value (LHV) (Net Теплотворная способность — NCV)
	@0°C/32°F, 1 bar
Gaseous fuels	[kg/m 3 ]	[g/ft 3 ]	[кВтч/кг]	[MJ/кг]	[BTU/LB]	[MJ/M 3 ]	[кВтч/кг]	[МДж/кг]	[Btu/lb]	[MJ/m 3 ]	[Btu/ft 3 ]
Acetylene	1. 097	31.1	13.9	49.9	21453	54.7	1468
Ammonia				22.5	9690
Hydrogen	0.090	2.55	39.4	141.7	60920	12.7	341	33.3	120.0	51591	10.8	290
Methane	0,716	20,3	15,4	55,5	23874	39,8	1069	13,9	50,0 969	0077	21496	35.8	964
Natural gas (US market)*	0.777	22.0	14.5	52.2	22446	40.6	1090	13.1	47. 1	20262	36.6	983
Town gas						18.0	483
	@15°C/60°F
Liquid fuels	[kg/l]	[kg/gal]	[кВтч/кг]	[MJ/кг]	[BTU/LB]	[MJ/L]	[BTU/GAL]	/кг]	[МДж/кг]	[Btu/lb]	[MJ/l]	[Btu/gal]
Acetone	0.787	2.979	8.83	31. 8	13671	25,0	89792	8,22	29,6	12726	23,3	83580
BUTAN0077	21109	29.5	105875	12.58	45.3	19475	27.2	97681
Butanol	0.810		10.36	37.3	16036	30.2	108359	9,56	34,4	14789	27,9	99934
Дизельное топливо*	0,846
45.6	19604	38.6	138412	11.83	42.6	18315	36.0	129306
Dimethyl ether (DME)	0.665	2.518	8.81	31.7	13629	21.1	75655	8.03	28. 9	12425	19.2	68973
Ethane	0.572	2.165	14.42	51.9	22313	29.7	106513	13.28	47.8	20550	27.3	98098
Ethanol (100%)	0.789	2.987	8.25	29.7	12769	23.4	84076	7.42	26.7	11479	21.1	75583
Diethyl ether (ether)	0.716	2.710	11.94	43.0	18487	30.8	110464
Gasoline (petrol)*	0.737	2.790	12.89	46.4	19948	34.2	122694	12.06	43. 4	18659	32.0	114761
Gas oil (heating oil)*	0.84	3.180	11.95	43.0	18495	36.1	129654	11.89	42.8	18401	36.0	128991
Glycerin	1.263	4.781	5.28	19.0	8169	24.0	86098
Heavy fuel oil*	0.98	3.710	11.61	41.8	17971	41.0	146974	10.83	39.0	16767	38.2	137129
Керосен*	0,821	3,108	12,83	46,2	19862	37,9	126663	11,94777	126663	11,94777	0074 43. 0	18487	35.3	126663
Light fuel oil*	0.96	3.634	12.22	44.0	18917	42.2	151552	11.28	40.6	17455	39.0	139841
LNG*	0.428	1.621	15.33	55.2	23732	23.6	84810	13.50	48.6	20894	20.8	74670
LPG*	0.537	2.033	13.69	49.3	21195	26.5	94986	12.64	45,5	19561	24,4	87664
Морское газовое масло*	0,855	3.237	12.75	444444444444444444444444444444444444 45.977	19733	39. 2	140804	11.89	42.8	18401	36.6	131295
Methanol	0.791	2.994	6.39	23.0	9888	18.2	65274	5,54	19,9	8568	15,8	56562
Метиловый эфир (биодизель) 9,80747 7	3.361	11.17	40.2	17283	35.7	128062	10.42	37.5	16122	33.3	119460
MTBE	0.743	2.811	10.56	38.0	16337	28,2	101244	9,75	35,1	15090	26,1	93517		93517		93517		93517		93517			93517			93517		0040	Oils vegetable (biodiesel)*	0. 92	3.483	11.25	40.5	17412	37.3	133684	10.50	37.8	16251	34.8	124772
Paraffin ( wax)*	0.90	3.407	12.78	46.0	19776	41.4	148538	11.53	41.5	17842	37.4	134007
Pentane	0.63	2.385	13.50	48.6	20894	30.6	109854	12.60	45.4	19497	28.6	102507
Petroleum naphtha*	0,725	2,745	13,36	48,1	20679	34,9	125145	34,9	125145	34,9	125145	34,9	125145	34,9	125145	34,9	125145	12. 47	44.9	19303	32.6	116819
Propane	0.498	1.885	13.99	50.4	21647	25.1	89963	12.88	46.4	19927	23,1	82816
Остаточное масло*	0,991	3,752		400074 150072	10.97	39.5	16982	39.2	140470
Tar*			10.00	36.0	15477
Turpentine	0.865	3,274	12,22	44,0	18917	38,1	136555			9
Solid fuels*			[kWh/kg]	[MJ/kg]	[Btu/lb]			[kWh/kg]	[MJ/kg]	[Btu/lb]
Anthracite coal			9. 06	32.6	14015
Bituminous coal			8.39	30.2	12984			8.06	29.0	12468
Carbon			9.11	32.8	14101
Древесный уголь			8,22	29,6	12726			7,89	28.4	12210
Coke			7.22	26.0	11178
Lignite (brown coal)			3.89	14.0	6019
Торф			4,72	17,0
Petroleum coke			8. 69	31.3	13457			8.19	29.5	12683
Semi anthracite			8.19	29,5	12683
Каменный уголь			6.78	24.4	10490
Sulfur (s)			2.56	9.2	3955			2.55	9.2	3939
Дерево (сухой)	0,701		4,50	16,2	6965			4,28	15.4	6611919	15.4	6111919	15.4	61719	15.4	61719	15.4	6219	15.4	6174 4.280077

* Топливо, состоящее из смеси нескольких различных соединений, может различаться по качеству в зависимости от сезона и рынка. Приведенные значения относятся к топливам с заданной плотностью. Различия в качестве могут давать теплотворную способность в диапазоне 5-10% выше и ниже заданного значения. Кроме того, твердое топливо будет иметь аналогичные различия в качестве для разных классов топлива.

• 1 БТЕ(ИТ)/фунт = 2,3278 МДж/т = 2327,8 Дж/кг = 0,55598 ккал/кг = 0,000646 кВтч/кг
• 1 ккал/кг = 1 кал/г = 4,1868 МДж/т = 4186,8 Дж/кг = 1,8 БТЕ(ИТ)/фунт = 0,001162 кВтч/кг
• 1 МДж/кг = 1000 Дж/г = 1 ГДж/т = 238,85 ккал/кг = 429,9 БТЕ(ИТ)/фунт = 0,2778 кВтч/кг
• 1 кВтч/кг = 1547,7 БТЕ(ИТ)/фунт = 3,597 ГДж/т = 3597,1 кДж/кг = 860,421 ккал/кг

• 1 БТЕ(ИТ)/фут ³  = 0,1337 БТЕ(ИТ)/гал (США, жидк.) = 0,03531 БТЕ(ИТ)/л = 8,89915 ккал/м ³  = 3,7259×10 ⁴ 0 Дж/м 3
• 1 БТЕ (ИТ)/галлон (США, жидк.) = 0,2642 БТЕ (ИТ)/л = 7,4805 БТЕ (ИТ)/фут ³ = 66,6148 KCAL/M ³ = 2,7872×10 ⁵ J/M ³
• 1 MJ/M ³ = 26,839 BTU (IT)/FT ³ = 36,879 BTU (IT)/FT ³ = 36879 (IT)/FT ³ = 36,579 (IT)/FT ³ = 36,839 BTU (IT)/FT ³ . гал(США жидк.) = 0,94782 БТЕ(ИТ)/л = 239,01 ккал/м ³
• 1 ккал/м ³  = 0,11237 БТЕ(ИТ)/фут US liq) = 0,003966 Btu(IT)/л  = 4186,8 Дж/м

  15 сентября 2021 г. Опубликовано Madhu

  Ключевое различие между низшей теплотворной способностью и высшей теплотворной способностью заключается в том, что низшая теплотворная способность — это количество тепла, которое выделяется, когда вода превращается в водяной пар при сгорании материала. , тогда как высшая теплотворная способность — это количество тепла, выделяемого при превращении воды в водяной пар и обратно в жидкое состояние.

  Теплотворная способность является параметром, важным для определения энергетического содержания различных материалов. Обычно мы можем назвать это высшей теплотворной способностью или высокой теплотворной способностью. С другой стороны, низшая теплотворная способность представляет собой вычитание теплоты парообразования водяного пара из высшей теплотворной способности. Низшая теплотворная способность также известна как низкая теплота сгорания .

  СОДЕРЖАНИЕ

  1. Обзор и основные отличия
  2. Что такое низшая теплотворная способность  
  3. Что такое высшая теплотворная способность
  4. Низшая теплотворная способность и высшая теплотворная способность в табличной форме
  5. Высшая теплотворная способность – резюме Теплотворная способность

  Что такое низшая теплотворная способность?

  Низшая теплота сгорания представляет собой вычитание теплоты парообразования воды из высшей теплотворной способности. Этот параметр также называют низшая теплотворная способность (LHV) или как низшая теплотворная способность (LCV) . Этот параметр обычно предполагает, что водная составляющая процесса горения находится в парообразном состоянии в конце процесса горения. Это допущение противоположно высшей теплотворной способности (предполагается, что вся вода, содержащаяся в процессе горения, находится в жидком состоянии в конце процесса горения).

  При сравнении различных видов топлива низшая теплотворная способность важнее, чем высшая теплотворная способность. Это важно, когда конденсация продуктов сгорания нецелесообразна, или когда тепло при низкой температуре не может быть использовано никоим образом.0005

  Как правило, для определения низшей теплотворной способности мы можем использовать стандартные европейские методы, в которых используется высшая теплотворная способность. Высшая теплотворная способность является экспериментальной величиной. Для этого расчета нам нужно знать содержание кислорода, азота и водорода в образце. Кроме того, низшая теплотворная способность зависит от сухой массы образца.

  Что такое высшая теплотворная способность?

  Высшая теплота сгорания – это количество тепла, выделяемое в результате полного сгорания единицы объема вещества. Это абсолютное значение удельной энергии сгорания единицы массы вещества. Это параметр, который важен для определения энергетического содержания некоторых материалов. Обычно мы можем назвать это теплотворной способностью или высокой теплотворной способностью. Единицей измерения этого параметра является кДж/кг.

  Очень важно измерять высшую теплотворную способность топлива или пищи, потому что эффективность топлива или пищи зависит от теплотворной способности. Следовательно, чем выше высшая теплотворная способность, тем выше КПД, и наоборот. Это означает, что высшая теплотворная способность прямо пропорциональна КПД. Кроме того, высокая теплотворная способность представляет собой теплосодержание водяного пара, образующегося в процессе сгорания, и вещество восстанавливается с помощью различных методов и наоборот.

  Разница между низшей теплотворной способностью и высшей теплотворной способностью

  Теплота сгорания является параметром, который необходим для определения энергетического содержания различных материалов. Существует два типа по низшей и высшей теплотворной способности. Ключевое различие между низшей теплотворной способностью и высшей теплотворной способностью заключается в том, что низшая теплотворная способность — это количество тепла, которое создается, когда вода превращается в водяной пар при сгорании материала, тогда как высшая теплотворная способность — это количество тепла, выделяемое при сжигании воды.