Audytor.ru

Теплоснабжение "Аудитор"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Удельная теплота сгорания

Сам по себе процесс сгорания топлива — это химическая, окислительная реакция. Большинство видов топлива содержит большое количество углерода С, водорода H, серы S и других веществ. Во время горения атомы C, H, и S соединяется с атомами кислорода О2, в результате чего получается молекулы СО, СО2, Н2О, SO2. При этом происходит выделение большого количества тепловой энергии, которую люди научились использовать в своих целях.

Виды топлива: уголь, торф, нефть, газ

Рис. 1. Виды топлива: уголь, торф, нефть, газ.

Основной вклад в выделение тепла дает углерод C. Второй по количеству тепла вклад вносит водород H.

Атомы углерода вступают в реакцию с атомами кислорода

Рис. 2. Атомы углерода вступают в реакцию с атомами кислорода.

Удель­ная теп­ло­ем­кость

Се­го­дняш­ний урок у нас будет по­свя­щен та­ко­му фи­зи­че­ско­му по­ня­тию, как удель­ная теп­ло­ем­кость.

Как мы уже го­во­ри­ли на про­шлом уроке, такая ве­ли­чи­на, как ко­ли­че­ство теп­ло­ты за­ви­сит от массы тела, раз­но­сти тем­пе­ра­тур и при­ро­ды ве­ще­ства этого тела. Вот имен­но род ве­ще­ства будет ха­рак­те­ри­зо­вать­ся такой ве­ли­чи­ной, как удель­ная теп­ло­ем­кость тела. Рас­смот­рим то, как удель­ная теп­ло­ем­кость ха­рак­те­ри­зу­ет ве­ще­ство на при­ме­рах.

При­мер 1. Пред­ста­вим, что необ­хо­ди­мо на­греть 1 кг воды на . Для этого, есте­ствен­но, по­на­до­бит­ся опре­де­лен­ное ко­ли­че­ство теп­ло­ты. Вот это ко­ли­че­ство теп­ло­ты и будет опре­де­лять удель­ную теп­ло­ем­кость воды, а в общем, удель­ную теп­ло­ем­кость лю­бо­го ве­ще­ства. На­при­мер, для та­ко­го на­гре­ва воды нам по­тре­бу­ет­ся 4200 Дж теп­ло­ты.

При­мер 2. Если рас­смот­реть на­гре­ва­ние 1 кг ка­ко­го-ли­бо дру­го­го ве­ще­ства на , на­при­мер, стали или же­ле­за, то по­тре­бу­ет­ся уже дру­гое ко­ли­че­ство теп­ло­ты, оно и будет яв­лять­ся удель­ной теп­ло­ем­ко­стью для этого ве­ще­ства. Для свин­ца по­на­до­бит­ся в таком слу­чае 130 Дж теп­ло­ты.

2. Формула для расчета удельной теплоемкости

Вве­дем фор­му­лу для рас­че­та удель­ной теп­ло­ем­ко­сти:

Читайте так же:
Трансформатор тока для теплового реле

Обо­зна­че­ния:

удель­ная теп­ло­ем­кость ве­ще­ства, ;

масса тела, кг;

раз­ность тем­пе­ра­тур тела, o ;

ко­ли­че­ство теп­ло­ты, Дж.

3. Таблица удельных теплоемкостей

Когда идет речь об из­ме­ре­нии зна­че­ния удель­ной теп­ло­ем­ко­сти для кон­крет­но­го ве­ще­ства, то мы имеем право поль­зо­вать­ся уже из­ме­рен­ны­ми при­бли­жен­ны­ми зна­че­ни­я­ми, ко­то­рые со­бра­ны в спе­ци­аль­ной таб­ли­це удель­ных теп­ло­ем­ко­стей раз­лич­ных ве­ществ. При­мер такой таб­ли­цы вы мо­же­те уви­деть на ри­сун­ке 1.

Таб­ли­ца удель­ных теп­ло­ем­ко­стей неко­то­рых ве­ществ

Рис. 1. Таб­ли­ца удель­ных теп­ло­ем­ко­стей неко­то­рых ве­ществ ( Ис ­точ ­ник )

4. Определение удельной теплоемкости вещества

Опре­де­ле­ние.Фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на, чис­лен­но рав­ная ко­ли­че­ству теп­ло­ты, ко­то­рое необ­хо­ди­мо со­об­щить телу для того, чтобы из­ме­нить его тем­пе­ра­ту­ру на , при­том, что масса этого тела 1 кг, на­зы­ва­ет­ся удель­ной теп­ло­ем­ко­стью ве­ще­ства.

5. Калориметр

Рас­смот­рим такой при­бор как ка­ло­ри­метр (рис. 2).

Ка­ло­ри­метр

Рис. 2. Ка­ло­ри­метр

Ка­ло­ри­метр (от лат. calor — тепло и metor – из­ме­рять) – при­бор для из­ме­ре­ния ко­ли­че­ства теп­ло­ты, вы­де­ля­ю­щей­ся или по­гло­ща­ю­щей­ся в ка­ком-ли­бо фи­зи­че­ском, хи­ми­че­ском или био­ло­ги­че­ском про­цес­се. Тер­мин «ка­ло­ри­метр» был пред­ло­жен А. Ла­ву­а­зье и П. Ла­пла­сом.

Со­сто­ит ка­ло­ри­метр из крыш­ки, внут­рен­не­го и внеш­не­го ста­ка­на. Очень важ­ным в кон­струк­ции ка­ло­ри­мет­ра яв­ля­ет­ся то, что между мень­шим и боль­шим со­су­да­ми су­ще­ству­ет про­слой­ка воз­ду­ха, ко­то­рая обес­пе­чи­ва­ет из-за низ­кой теп­ло­про­вод­но­сти плохую теп­ло­пе­ре­да­чу между со­дер­жи­мым и внеш­ней сре­дой. Такая кон­струк­ция поз­во­ля­ет рас­смат­ри­вать ка­ло­ри­метр, как свое­об­раз­ный тер­мос, и прак­ти­че­ски из­ба­вить­ся от воз­дей­ствий внеш­ней среды на про­те­ка­ние про­цес­сов теп­ло­об­ме­на у его со­дер­жи­мо­го.

Пред­на­зна­чен ка­ло­ри­метр для более точ­ных, чем ука­за­но в таб­ли­це, из­ме­ре­ний удель­ных теп­ло­ем­ко­стей и дру­гих теп­ло­вых па­ра­мет­ров тел.

6. Пример на анализирование значения удельной теплоемкости

За­ме­ча­ние.Важно от­ме­тить, что такое по­ня­тие, как ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рым мы очень часто поль­зу­ем­ся, нель­зя пу­тать с внут­рен­ней энер­ги­ей тела. Ко­ли­че­ство теп­ло­ты опре­де­ля­ет имен­но из­ме­не­ние внут­рен­ней энер­гии, а не его кон­крет­ное зна­че­ние.

Читайте так же:
Установка автоматического выключателя с тепловым расцепителем

От­ме­тим, что удель­ная теп­ло­ем­кость у раз­ных ве­ществ раз­ная, что можно уви­деть по таб­ли­це (рис. 1). На­при­мер, у зо­ло­та (рис. 3) удель­ная теп­ло­ем­кость . Как мы уже ука­зы­ва­ли ранее, фи­зи­че­ский смысл та­ко­го зна­че­ния удель­ной теп­ло­ем­ко­сти озна­ча­ет, что для на­гре­ва­ния 1 кг зо­ло­та на , ему необ­хо­ди­мо со­об­щить 130 Дж теп­ло­ты.

Зо­ло­то

На сле­ду­ю­щем уроке мы об­су­дим вы­чис­ле­ние зна­че­ния ко­ли­че­ства теп­ло­ты.

Инструкция по расчёту параметра

Рассчитать с вещества достаточно просто и чтобы это сделать нужно, выполнить следующие шаги:

  1. Взять расчётную формулу: Теплоемкость = Q/(m*∆T)
  2. Выписать исходные данные.
  3. Подставить их в формулу.
  4. Провести расчёт и получим результат.

В качестве примера произведём расчёт неизвестного вещества массой 480 грамм обладающего температурой 15ºC, которая в результате нагрева (подвода 35 тыс. Дж) увеличилась до 250º.

Согласно инструкции приведённой выше производим следующие действия:

Выписываем исходные данные:

  • Q = 35 тыс. Дж;
  • m = 480 г;
  • ΔT = t2–t1 =250–15 = 235 ºC.

Берём формулу, подставляем значения и решаем:

с=Q/(m*∆T)=35тыс.Дж/(480 г*235º)=35тыс.Дж/(112800 г*º)=0,31 Дж/г*º.

Теплоёмкость твёрдого тела

Показатели воздуха

Теплоемкость воздуха отличается, в зависимости от сопутствующих условий. Её величина влияет на объём тепла, который требуется для подведения при постоянном давлении к 1 кг воздуха. При этом задается цель — увеличить температуру на градус. Если газ имеет температуру 20°С, то необходимо подведение 1005 джоулей тепла, чтобы нагреть 1 кг этого вещества.

По мере роста температуры повышается удельная теплоемкость. Но здесь имеет место нелинейная зависимости. Средняя теплоемкость почти не меняется, если не отмечается воздействия экстремального холода и других критичных явлений. Но от температуры окружающего пространства зависит удельная теплоемкость вещества не так явно, если сравнивать с вязкостью. Иногда такие связи изображают в виде графиков для лучшего понимания.

При нагреве газов теплоемкость способна возрастать в 1,2 раз.

У влажного воздуха такой параметр является более высоким, нежели у сухого. Вода по сравнению с ним имеет большие значения теплоемкости. Соответственно, когда капли воды висят в воздухе, его теплоемкость становится больше.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Концевой выключатель двери для тепловых завес
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector