Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 8 клас>> Фізика: Теплота згоряння палива. ККД нагрівника

Теплота згоряння палива. ККД нагрівника
Досить  часто людина добуває теплову енергію, спалюючи різні речовини. Це відбувається завдяки хімічній реакції горіння, що супроводжується виділенням теплоти. Так, під час згоряння природного газу відбувається хімічна реакція окиснення, внаслідок якої утворюється оксид карбону СО₂ і вода, а також виділяється певна кількість теплоти. Наприклад, під час згоряння 1 м³ газу, який на 90 відсотків складається з метану СН₄, виділяється приблизно 40 МДж теплоти. Цієї кількості теплоти достатньо, щоб нагріти майже 100 л води від 0 до 100 °С.
Хімічна реакція, під час якої відбувається окиснення з виділенням теплоти, називається горінням.
Природно, що різні речовини під час горіння виділяють різну кількість теплоти. Найвищу теплотворну здатність мають речовини, які називають паливом. Для її характеристики застосовують фізичну величину, яка називається питомою теплотою згоряння палива (позначається д). її числове значення показує, яка кількість теплоти виділяється внаслідок повного згоряння 1 кг палива.
 
Є різні види палива: тверде (вугілля, дрова, сланці, торф), рідке (бензин, мазут, гас, дизпаливо, спирт), газоподібне (метан, пропан, ацетилен).
Одиницею питомої теплоти згоряння палива є джоуль на кілограм. Значення питомої теплоти згоряння деяких видів палива подано в таблиці на форзаці.
За значенням питомої теплоти згоряння палива можна визначити кількість теплоти, яка виділяється під час згоряння 1 кг палива. Наприклад, при спалюванні 1 кг сухих дров виділяється приблизно 12 000 кДж теплоти. Для того щоб обчислити кількість теплоти, що виділяється внаслідок згоряння довільної кількості палива, треба питому теплоту згоряння палива помножити на його масу:
Q = qm.
 
Для теплопередачі часто застосовують нагрівники, за допомогою яких можна використати теплоту згоряння палива - газові пальники, спиртівки, печі. Кількість теплоти, яка утворюється під час згоряння в них палива, частково йде на нагрівання тіл, а частина її втрачається (розсіюється в навколишнє середовище, нагріває сам пальник тощо). Тому кажуть про коефіцієнт корисної дії (ККД) нагрівника, який визначає у відсотках частину кількості теплоти QK, що пішла на нагрівання, від повної кіль
ККД нагрівника характеризує ефективність використання теплоти, отриманої внаслідок згоряння палива.

ККД =  Qk / Q•100%.

Для того щоб підвищити ККД нагрівника, необхідно збільшувати корисно використану енергію QK, тобто зменшувати втрати теплоти не за призначенням.
1.    Що таке горіння?
2.    Чому для одержання теплової енергії використовують паливо?
3.    ЯКИЙ фізичний зміст питомої теплоти згоряння палива?
4.    За таблицею питомої теплоти згоряння палива (див. форзац)
з'ясуйте, яке паливо має найбільшу, а яке — найменшу теплотворну здатність.
5.    Оцініть за теплотворною здатністю, чим вигідніше опалювати приміщення — вугіллям чи дровами.
6.    Вивчивши будову нагрівника, запропонуйте спосіб, за допомогою якого можна конструктивно підвищити ККД нагрівника.
 
Вправа  32
1.    При повному згорянні бензину виділилося 1,63 • 107 кДж теплоти. Скільки бензину спалено?
2.    Скільки дров треба спалити,  щоб отримати таку саму кількість теплоти, як від спалювання 1,5 кг бензину?
3.    Скільки гасу треба спалити, щоб нагріти 3 л води від 20 °С до температури кипіння, якщо на її нагрівання витрачається
60 % енергії?
4.    До якої температури можна нагріти 50 л води, температура якої дорівнює 20 °С, спаливши 100 г бензину, якщо ККД
нагрівника становить 50 % ?
5.    Який ККД спиртівки, якщо для підвищення температури 0,5 л води на 5 °С витрачено 1 г спирту?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 15

Визначення ККД нагрівника
Мета. Експериментально визначити ККД нагрівника.
Обладнання: посудина з водою, мензурка, алюмінієва посудина, термометр, терези з важками, нагрівник (сухе пальне або свічка).
 Вказівки до роботи
Для того щоб визначити ККД нагрівника, необхідно знати, яка кількість теплоти від згоряння палива пішла на нагрівання тіла. З цією метою доцільно використати алюмінієву посудину, в яку налити воду і нагрівати їх за допомогою нагрівника (мал. 146). Кількість теплоти, надану посудині з водою, можна обчислити за формулою: Q_K = c₁ m₁ дельта t + c₂ m₂ дельта t. Кількість теплоти, отриману від згоряння палива, можна знайти за формулою: Q = qm₃. Прирівнявши ці величини, можна обчислити ККД нагрівника:
ККД = Q_K / Q •100%.
Виконання роботи
1.    За допомогою таблиць фізичних величин з'ясуйте питомі теплоємності води Cj і алюмінію с2, питому теплоту згоряння
палива нагрівника q.
2.    За допомогою важільних терезів визначте масу алюмінієвої посудини  m₂ і масу нагрівника до його запалювання.
3.    Налийте в алюмінієву посудину 100-150 г води і визначте її масу m_1.
4.    За допомогою термометра виміряйте початкову температуру води.
5.    Запаліть нагрівник і почніть нагрівати посудину з водою. Після того як температура води підвищиться на 20-25 °С, за
гасіть нагрівник і визначте масу використаного пального m₃ як різницю маси нагрівника до і після запалювання.
6.    За наведеними вище формулами обчисліть кількість теплоти Q_K і Q.
7.    Обчисліть ККД нагрівника.
8.    Поясніть, які втрати теплоти відбувалися під час досліду.

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.