Урок 114 (осн). Удельная теплота сгорания топлива. КПД нагревателя

• Тема урока: удельная теплота сгорания топлива и коэффициент полезного действия нагревателя.  

• Домашнее задание: конспект по учебнику Баженовой, параграф 41 и упражнение 41.  

• Сгорание с точки зрения химии - это окисление, реакция вещества с кислородом.  

• Окисление сопровождается выделением энергии, что делает вещество топливом.  

• Горение - это экзотермическая реакция соединения с кислородом.  

• Пример: горение углерода и кислорода.  

• При повышении температуры молекулы кислорода и углерода сближаются и объединяются, выделяя энергию в виде кинетической энергии движения молекул.  

• Это приводит к увеличению температуры и выделению теплоты.  

• Топливо бывает твердым, жидким и газообразным.  

• Примеры твердого топлива: уголь, древесина.  

• Примеры жидкого топлива: нефть, керосин, бензин.  

• Примеры газообразного топлива: природный газ, водород, метан, пропан.  

• Удельная теплота сгорания - это способность топлива выделять энергию.  

• Обозначается буквой Q.  

• Удельная теплота сгорания не зависит от количества сгоревшего топлива.  

• Удельная теплота сгорания топлива - это количество теплоты, выделяемое при полном сгорании одного килограмма топлива.  

• Важно учитывать полное сгорание, чтобы избежать образования угарного газа.  

• Удельная теплота сгорания измеряется в джоулях на килограмм.  

• Примеры: каменный уголь - 27 мегаджоулей на килограмм, бензин - 46 мегаджоулей на килограмм, водород - 120 миллионов джоулей на килограмм.  

• Водород - перспективное топливо из-за высокой энергии сгорания и экологической чистоты.  

• Проблемы хранения водорода решаются с помощью гидридов и термоядерной реакции.  

• Водород можно получать из воды с помощью электрического тока.  

• Порох имеет низкую удельную теплоту сгорания, но используется в огнестрельном оружии.  

• Порох не сгорает полностью, что позволяет выталкивать пулю или дробь.  

• Важно не количество выделяемого тепла, а количество пороховых газов.  

• При нагревании топлива часть тепла теряется.  

• Для характеристики эффективности нагревателя используется коэффициент полезного действия КПД.  

• КПД нагревателя равен отношению полезного количества теплоты к затраченному.  

• КПД нагревателя обозначается буквой η.  

• КПД равен отношению количества теплоты, полученного телом, к количеству теплоты, выделившемуся при полном сгорании топлива.  

• КПД можно выражать в процентах или долях.  

• Смесь из бензина и спирта полностью сгорает.  

• Количество теплоты, выделившееся при сгорании смеси, равно сумме количеств теплоты, выделившихся при сгорании бензина и спирта.  

• Решение задачи включает подстановку значений и вычисление.  

• Сколько воды можно нагреть на 23 градуса за счет сгорания 10.5 граммов бензина?  

• Вода получает тепло от сгорания бензина.  

• Закон сохранения энергии: количество теплоты, полученное водой, равно количеству теплоты, выделившемуся при сгорании бензина.  

• Решение включает подстановку значений удельной теплоемкости воды и удельной теплоты сгорания бензина.  

• В уравнении нужно определить, какая величина является неизвестной.  

• Неизвестной величиной может быть температура нагрева воды или масса воды.  

• В данном случае неизвестной величиной является масса воды.  

• Масса воды выражается через массу бензина и удельную теплоемкость.  

• Формула должна быть безразмерной, чтобы единицы измерения совпадали.  

• Важно аккуратно подставлять числа, чтобы формула оставалась безразмерной.  

• Масса бензина составляет 10.5 граммов, а удельная теплоемкость бензина - 46 мегаджоулей на килограмм.  

• Преобразование единиц для безразмерной формулы: килоджоули в мегаджоули.  

• Удельная теплоемкость воды составляет 4.2 килоджоуля на килограмм-градус Цельсия.  

• Сокращение единиц измерения и преобразование граммов в килограммы.  

• Решение уравнения: 10.5 килограммов разделить на 2.1, что дает ответ: 5 килограммов воды можно нагреть за счет сгорания бензина.