Energia cieplna i związane z nią warunki: Spalanie i paliwa

Energia cieplna i związane z nią warunki: Spalanie i paliwa!

Energia cieplna jest najczęstszą formą energii, którą ludzkość mogła wykorzystać. Zwykle uzyskuje się go ze spalania. Kiedy substancja łączy się szybko z tlenem, oddając ciepło (i światło), zjawisko to nazywa się spalaniem.

Tak więc spalanie obejmuje spalanie substancji. Musiałeś widzieć w powietrzu kawałek papieru lub drzazgę (kiedy się rozpala). W rzeczywistości jest to przykład szybkiej reakcji chemicznej pomiędzy substancją spalaną a tlenem powietrza. W wyniku tego elementy zawarte w spalanej substancji tworzą swoje tlenki. Towarzyszy temu uwalnianie ciepła i światła.

Substancja, która ulega spalaniu, jest uważana za łatwopalną. Na przykład drewno, węgiel, benzyna, olej napędowy, gaz ziemny i gaz ropopochodny są substancjami palnymi. Substancja, która jest spalana w celu uzyskania ciepła (i światła) z niej, nazywa się paliwem.

Tak więc, drewno, węgiel, benzyna, olej napędowy, nafta, wosk itp. To wszystkie paliwa. Ponieważ wszystkie zawierają węgiel w stanie wolnym lub złożonym, są również nazywane paliwami opartymi na węglu. Wodór jest przykładem paliwa nie zawierającego węgla.

Zwolennik spalania:

Zwolennikiem spalania jest substancja, której obecność jest niezbędna do spalenia innej substancji. W przypadku wszystkich substancji palących się w powietrzu tlen sprzyja spalaniu. Dwutlenek węgla na ogół zachowuje się jak nie-zwolennik spalania.

Aby to zrozumieć, wykonaj następujące czynności.

1. Powietrze jest zwolennikiem spalania:

Zapal świeczkę i połóż na niej odwróconą szklankę. Świeca przestaje palić po pewnym czasie. W rzeczywistości świeca płonie tylko tak długo, jak długo tlen z powietrza jest obecny w odwróconym szkle. Gdy cały tlen z powietrza zostanie zużyty podczas spalania, świeca zgaśnie.

2. Dwutlenek węgla nie jest katalizatorem spalania:

Dwutlenek węgla powstaje, gdy mycie sody lub sody oczyszczonej jest traktowane kwasem, np. Octem. Weź trochę sody oczyszczonej w małej butelce i dodaj do niej ocet. Zapal świeczkę i trzymaj złożoną kartkę papieru w pozycji pochylonej, jak pokazano na rysunku 7.2.

Trzymaj wylot butelki w pobliżu górnej krawędzi papieru. Przekonasz się, że świeca przestaje palić. Ponieważ dwutlenek węgla jest cięższy od powietrza, porusza się po złożonym papierze i dociera do płomienia. Ponieważ gaz nie obsługuje spalania, płomień zostaje zgaszony.

Temperatura zapłonu:

Drewno lub węgiel jest paliwem, ale czy zaczyna się palić samodzielnie? Nie, musi być ogrzewany płomieniem i dopiero wtedy zaczyna się palić. Ale gdy zaczyna się palić, powstaje tyle ciepła, że ​​cały kawałek drewna lub węgiel spala się.

Paliwo zaczyna się palić tylko wtedy, gdy jest rozgrzane do temperatury, którą nazywa się temperaturą zapłonu. Temperatura, do jakiej należy podgrzać substancję przed spaleniem, określana jest jako temperatura zapłonu.

Po wykonaniu poniższej czynności zrozumiesz znaczenie temperatury zapłonu.

Czynność:

Umieść kubek papierowy zawierający wodę nad płomieniem. Woda będzie gorąca, ale kielich się nie spali. Dzieje się tak dlatego, że woda odbiera ciepło z kubka i nie pozwala mu osiągnąć temperatury zapłonu.

Teraz możemy łatwo zrozumieć, dlaczego

1. Ogień gasi woda, oraz

2. Log drewna trwa dłuższy czas, aby rozpocząć spalanie niż wióry drzewne po podgrzaniu w płomieniu.

Kiedy woda przelewa się na palącą się substancję, absorbuje ciepło z substancji. W rezultacie temperatura substancji spada poniżej temperatury zapłonu i przestaje palić.

Dziennik drewna ma ogromną masę. Tak więc, gdy ogrzewa się go płomieniem, ciepło, które otrzymuje dziennik, jest rozpraszane przez jego masę. Log zajmie dużo czasu, aby osiągnąć temperaturę zapłonu. Z drugiej strony wióry drzewne o znacznie mniejszej masie łatwiej osiągają temperaturę zapłonu. Zatem kłoda lub duży kawałek drewna trwa dłużej niż wióry drzewne, aby zacząć się palić.

Wartość opałowa paliwa:

Ilość ciepła dostarczana przez jednostkę masy paliwa podczas całkowitego spalania w powietrzu lub w tlenie jest znana jako wartość opałowa paliwa.

Termin pochodzi od "kalorii", która jest jednostką ciepła. W Międzynarodowym Układzie Jednostek (w skrócie SI) dżul jest jednak wykorzystywany jako jednostka energii. W tym systemie wartość opałowa paliwa wyrażona jest w kJ / g.

Tabela 7.1 Wartości opałowe niektórych paliw:

Wodór ma najwyższą wartość opałową. Jednak w stanie gazowym trudno nim manipulować, ponieważ tworzy mieszaninę wybuchową z powietrzem. W stanie ciekłym jest wykorzystywany jako paliwo w statku kosmicznym.