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, упражнение 41 на странице 208.  

• Сгорание с точки зрения химии: окисление вещества с кислородом.  

• Окисление сопровождается выделением энергии, что делает вещество топливом.  

• Горение - экзотермическая реакция соединения с кислородом.  

• Пример: горение углерода.  

• Молекулы углерода и кислорода взаимодействуют при повышении температуры.  

• Силы отталкивания преодолеваются за счет кинетической энергии молекул, что приводит к их объединению и выделению энергии.  

• Топливо бывает твердым, жидким и газообразным.  

• Примеры: уголь, древесина, нефть, керосин, бензин, природный газ.  

• Искусственное топливо: бензин, керосин, мазут, соляра, сухое горючее, спирт.  

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

• Qc не зависит от количества сгоревшего топлива.  

• Важно учитывать полное сгорание топлива для безопасности.  

• Qc измеряется в джоулях на килограмм.  

• Таблица удельной теплоты сгорания различных видов топлива.  

• Примеры: каменный уголь 27 МДж/кг, бензин 46 МДж/кг, пропан 46 МДж/кг, дрова, водород.  

• Водород - экологически чистое топливо, выделяющее огромное количество энергии.  

• Проблемы хранения водорода и способы их решения.  

• Возможность получения водорода и кислорода из воды с помощью электрического тока.  

• Порох имеет низкую удельную теплоту сгорания, но важен для выталкивания пули.  

• При сгорании пороха образуется большое количество пороховых газов, которые выталкивают пулю.  

• При нагревании на газовой плите часть теплоты теряется.  

• Нагреваемое тело получает лишь часть теплоты, выделяемой при сгорании топлива.  

• Для характеристики эффективности нагревателя используется коэффициент полезного действия.  

• Коэффициент полезного действия нагревателя обозначается буквой η.  

• Он равен отношению полезного количества теплоты к затраченному количеству теплоты.  

• Часто выражается в процентах, но можно использовать и доли.  

• Пример задачи: смесь бензина и спирта полностью сгорает.  

• Нужно найти количество теплоты, выделившееся при сгорании смеси.  

• Решение: количество теплоты складывается из теплоты сгорания бензина и спирта.  

• Задача: сколько воды можно нагреть на 23 градуса за счет сгорания 10.5 граммов бензина.  

• Используются удельная теплоемкость воды и удельная теплота сгорания бензина.  

• Решение: количество теплоты, полученное водой, равно количеству теплоты, выделившемуся при сгорании бензина.  

• В уравнении нужно определить, какая величина является неизвестной.  

• Можно сформулировать задачу, например, на сколько градусов нагреется вода.  

• В данном случае неизвестной величиной является масса воды.  

• Масса воды выражается через массу бензина и удельную теплоемкость.  

• Формула должна быть безразмерной, чтобы можно было подставлять числа.  

• Важно аккуратно подставлять числа, чтобы сохранить безразмерность.  

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

• Преобразуем единицы измерения, чтобы сохранить безразмерность.  

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

• Сокращаем килоджоули и килограммы, чтобы упростить уравнение.  

• Получаем ответ: за счет сгорания бензина можно нагреть 5 килограммов воды.