Глава 1. Тепловые явления. § 13. Энергия топлива. Удельная теплота сгорания — с. 50
§ 13. Вопрос 1. Что называют удельной теплотой сгорания топлива?
Удельная теплота сгорания топлива — физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании 1 кг топлива. Она обозначается q и вычисляется по формуле q = Q/m. Эта величина зависит от химического состава топлива и определяется опытным путём. Например, удельная теплота сгорания торфа 1,4·10⁷ Дж/кг: при полном сгорании 1 кг торфа выделяется 1,4·10⁷ Дж энергии.
§ 13. Вопрос 2. Какова единица удельной теплоты сгорания топлива?
Единица удельной теплоты сгорания в СИ — джоуль на килограмм (Дж/кг). Она следует из формулы q = Q/m: 1 Дж/кг равен удельной теплоте сгорания такого топлива, при полном сгорании 1 кг которого выделяется 1 Дж теплоты. На практике используют и кратные единицы: кДж/кг, МДж/кг.
§ 13. Вопрос 3. По какой формуле можно вычислить количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива?
Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива массой m, вычисляют по формуле Q = qm, где q — удельная теплота сгорания данного топлива, m — его масса. Количество теплоты прямо пропорционально массе сгоревшего топлива и зависит от его рода. Например, при полном сгорании 2 кг торфа (q = 1,4·10⁷ Дж/кг) выделится Q = 1,4·10⁷ · 2 = 2,8·10⁷ Дж.
Упражнение 10. Задача 1. Определите по таблице 2, чему равна удельная теплота сгорания природного газа. Объясните физический смысл этой величины.
Решение. По таблице 2 удельная теплота сгорания природного газа q = 4,4·10⁷ Дж/кг. Это означает, что при полном сгорании природного газа массой 1 кг выделяется количество теплоты 4,4·10⁷ Дж (44 МДж); при сгорании 2 кг газа выделится вдвое больше — 8,8·10⁷ Дж, и т. д.
Ответ: q = 4,4·10⁷ Дж/кг; при полном сгорании 1 кг природного газа выделяется 4,4·10⁷ Дж энергии.
Ответ: q = 4,4·10⁷ Дж/кг; при полном сгорании 1 кг природного газа выделяется 4,4·10⁷ Дж энергии.
Упражнение 10. Задача 2. При полном сгорании какого топлива одинаковой массы — каменного угля или нефти — выделится большее количество теплоты?
Ответ поясните.
Решение. Количество теплоты при сгорании Q = qm. При одинаковой массе m больше теплоты выделится у топлива с большей удельной теплотой сгорания. По таблице 2: у каменного угля q = 2,7·10⁷ Дж/кг, у нефти q = 4,4·10⁷ Дж/кг. Так как 4,4·10⁷ > 2,7·10⁷, нефть при той же массе даёт больше теплоты (в 4,4/2,7 ≈ 1,6 раза).
Ответ: большее количество теплоты выделится при сгорании нефти.
Ответ: большее количество теплоты выделится при сгорании нефти.
Упражнение 10. Задача 3. Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании торфа массой 5 кг?
Дано: m = 5 кг; q = 1,4·10⁷ Дж/кг (торф, табл. 2).
Найти: Q.
Решение. Q = qm = 1,4·10⁷ Дж/кг · 5 кг = 7·10⁷ Дж = 70 МДж.
Ответ: Q = 7·10⁷ Дж.
Найти: Q.
Решение. Q = qm = 1,4·10⁷ Дж/кг · 5 кг = 7·10⁷ Дж = 70 МДж.
Ответ: Q = 7·10⁷ Дж.