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.

Количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива

Q = qm

Q — количество теплоты [Дж]

q — удельная теплота сгорания [Дж/м3]

m — масса [кг]

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

Вещество

Удельная теплота сгорания,

МДж/кг

Бурый уголь

9,3

Древесный уголь

29,7

Сухие дрова

8,3

Древесные чурки

15,0

Каменный уголь

марки А-I

20,5

Каменный уголь

марки А-II

30,3

Кокс

30,3

Порох

3,0

Торф

15,0

Жидкое топливо

Вещество

Удельная теплота сгорания,

МДж/кг

Бензин, нефть

46,0

Дизельное топливо

42,0

Керосин

43,0

Мазут

40,0

Этиловый спирт

27,0

Газообразное топливо

Вещество

Удельная теплота сгорания,

МДж/м³

Водород

120,8

Генераторный газ

5,5

Коксовый газ

16,4

Природный газ

35,5

Светильный газ

21,0

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 9690077

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 12.75444444444444444444444444444444444444 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 935170040

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 1365559
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 15.46611919 15.46111919 15.461719 15.461719 15.46219 15.46174 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

    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.