Формулы физика q: Как найти q нагревания в физике – Telegraph

бензина, керосина, дизельного топлива, газов, высшая, низшая

У любого вида топлива есть набор характеристик, которые определяют его класс и качество. К одному из основных показателей относится удельная теплота сгорания. Этот параметр количественно выражает теплоту, выделяемую при сгорании одного килограмма топлива (если речь идет о жидком или твердом продукте) или 1 кубического метра топлива (для газообразного вещества).

Почему удельная теплота сгорания – это важная характеристика для топлива, что такое низшая теплота и что показывает температура возгорания – об этом поговорим в данной статье.

Содержание:

1. Удельная теплота сгорания топлива
2. Теплота сгорания низшая и высшая
3. Удельная теплота сгорания бензина
4. Удельная теплота сгорания керосина
5. Удельная теплота сгорания дизельного топлива
6. Теплота сгорания топлива: таблица

Удельная теплота сгорания топлива

Полностью сгорая, определенное количество топлива выделяет конкретное количество тепла.

Чем больше тепла выделяется одним килограммом или литром топлива (в этой статье преимущественно речь пойдет о жидком топливе), тем больше энергетической ценностью он обладает. А это значит, что топливо будет расходоваться экономично.

В физике используется формула вычисления Q = q * m, где Q – это количество выделенной теплоты в Дж, q – удельная теплота сгорания, выраженная в Дж/м3, m – масса в килограммах. Чем выше q, тем больше энергии получается в процессе работы двигателя.

Путем сложных исследовательских процессов была определена стандартная удельная теплота сгорания большинства видов твердого, жидкого и газообразного топлива, поэтому q представляет собой табличную величину. Удельная теплота сгорания самых востребованных жидких видов смесей колеблется в пределах 43-46 МДж/кг.

Теплота сгорания низшая и высшая

Поскольку определение точной удельной теплоты – это сложный процесс, необходимо заранее определиться с используемыми терминами. В нашем случае нужно отделить низкую теплоту сгорания от высшей.

Высшая теплота – это количество теплоты при сгорании топлива в полном объеме, включая выпадение конденсата в виде водяных паров во время охлаждения веществ. Процесс горения сопровождается выделением воды из-за содержания в топливном продукте органического водорода, под воздействием высокой температуры вода переходит в состояние пара. Низшая теплота не включает в себя конденсацию паров – в этом случае конденсация количественно выражается в скрытой теплоте сгорания.

В исследовательской среде низшая теплота сгорания принимается за 100%, а охлаждение горючего допускается до температуры, при которой начинается конденсироваться пар. Все остальное относят уже к области скрытой теплоты сгорания, которая может дополнительно составлять свыше 10%.

Посчитать низшую теплоту корректно не считается возможным, поэтому её определяют путем вычитания из количественного выражения высшей теплоты сгорания числового выражения теплоты, получаемой от образования водяных паров как самого топлива, так и продуктов сжигания.

Низшая теплота является табличной величиной и для основных видов топлива определена путем тестирований.

Поскольку q определена как справочная величина, становится легко сравнить целесообразность использования того или иного вида топлива в различных ситуациях. Благодаря составленным таблицам можно сравнить энергоэффективность твердого и жидкого топлива с газовым эквивалентом. Так, один литр бензина по КПД сопоставим с 1,3 м3 газового топлива.

Удельная теплота сгорания бензина

Удельная теплота сгорания бензина не зависит от октанового числа топлива и определяется только химическим составом продукта. Чем больше в нем соединений водорода, тем больше влаги и паров будет образовываться во время горения и тем ниже будет удельная теплота. Это прямым образом снижает КПД продукта.

Определенная исследовательским методом удельная теплота бензина составляет 43,5–44,5 МДж/кг. Для примера – числовая характеристика для бензина марки АИ-93 – 43,6 МДж/кг. А вот у авиационного бензина (Б-70 в соответствии с ГОСТ) показатель уже равен 44,1 МДж/кг. Это значит, что Б-70 – более энергоэффективное топливо.

На практике, простому автолюбителю определить влияние удельной теплоты сгорания на работу транспортного средства сложно. Однако существуют ситуации, в которых происходит заметное снижение количества теплоты и энергии топлива. Одна из них – наличие в составе топливной массы минеральных соединений и несгорающих остатков. Концентрация горючей массы снижается, а минеральные соединения и зола, не подверженные сгоранию, забирают часть выделяемой энергии.

Наличие серного компонента в составе топливного продукта также снижает q. В процессе нагрева и горения, сера выделяет газ, который оседает на внутренних деталях рабочего механизма и попадает в легкие человека. Это приводит к образованию коррозии и преждевременному изнашиванию рабочих элементов, загрязняет окружающий воздух. Поэтому очень важно выбирать топливо, свободное от большинства вредных примесей, и заправляться в проверенных сетях АЗС, следящих за репутацией представляемых продуктов.

Удельная теплота сгорания керосина

Химическая структура керосина представляет собой прямую или разветвленную цепь углеводородов, различные добавки и присадки позволяют использовать этот нефтяной дистиллят для массового питания автотранспортных средств.

Чтобы использование керосина в качестве топлива было оправдано, выбранная марка этой горючей смеси должна обладать предельной удельной теплотой сгорания. В случае с керосином табличное определение удельной теплоты имеет погрешность – из-за непостоянного состава горючего, в который входит 4 типа углеводородов, вследствие чего приходится делать расчеты на основании изначальных характеристик использованной нефти.

Удается определить оптимальную удельную теплоту горения, используя в подсчетах минимальную температуру горения жидкости (+215 градусов). Чем ближе температура к данному числу, тем выше удельная теплоемкость продукта, а значит, и выше удельная теплота сгорания. Уже при +200 градусах теплоемкость достигает отметки в 2900 Дж/кг*К.

В нормальных условиях удельная теплота сгорания керосина составляет 43 МДж/кг, с погрешностью в 1000 пунктов в любую сторону.

Показатель удельной теплоты прямым образом влияет на процессы горения керосина внутри двигателей. Кроме того, механизмы, функционирующие на этом нефтепродукте, подвергаются адиабатическим процессам вследствие прямой зависимости давления и объема горючего внутри рабочей камеры. Отсутствие теплообмена с внешней средой приводит к максимальной энергоэффективности используемого керосина.

Вследствие сложности определения точного параметра удельной теплоты сгорания керосина для описания химических свойств данного вида топлива предпочтительно используется коэффициент удельной теплоемкости (показывает соотношение удельной теплоемкости при неизменяемом объеме и уровне давления), который также имеет постоянную незначительную погрешность. Физический смысл точного вычисления данных величин – в последующем определении реактивной тяги и скорости выхлопа.

Удельная теплота сгорания дизельного топлива

Чем выше удельная теплота сгорания дизеля, тем меньший объем жидкости сгорает при работе двигателя. Следовательно, расход горючего будет экономичным. Высокая удельная теплота является главным критерием энергоэффективности дизельного топлива.

Табличное значение удельной теплоты сгорания дизеля благодаря исследовательским тестам имеет четкие границы и составляет 39,2 – 43,3 МДж/кг. В разных странах цифры могут меняться в пределах этих двух границ.

Для расчетов относительно дизельного горючего используется только низшая удельная теплота сгорания, которая не включает в себя энергию, образующуюся при образовании и сгорании водородных соединений и образующегося водяного пара. Низшая удельная теплота сгорания дизельного горючего ниже, чем у алканов.

Энергоэффективность мотора, работающего на дизеле, зависит от степени вязкости жидкости. Чем меньше вязкость, тем выше фактическая температура возгорания и тем выше низшая удельная теплота сгорания топлива.

Теплота сгорания топлива таблица

Поскольку удельная теплота сгорания – это справочная величина, представляем таблицу с данным показателем, определенным индивидуально в каждом случае лабораторным путем. Таблица содержит информацию по основным видам горючего, используемого в коммерческих и промышленных целях.

Таблица 1

Теплота сгорания топлива

Наименование	Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Ацетилен	48,3
Водород	119,83
Пропан-бутан	43,8
Изобутан	45,6
Метан	50
n-гексан	45,1
Природный газ	41…49
Сжиженный газ	45,2
Пропан	46,3
Пропилен	45,8
Этан	47,5
Бензин марки АИ-72	44,2
Бензин марки АИ-93	43,6
Бензин авиационный Б-70	44,1
Дизельное топливо	43,4 – 43,6
Ракетное топливо с керосином	9,2
Авиационный керосин	42,9
Мазут	39 – 41,7
Метанол	21,1
Бутанол-1	36,8
Нефть	43,5 – 46
Этанол	30,6
Толуол	40,9

#Бензин#Керосин#Дизельное топливо

Статьи по теме

10 лучших заправок по качеству бензина в 2022 году (Лукойл, Газпромнефть, Роснефть, Татнефть, Шелл)#Топливо#Бензин 41256 просмотров

Бензин Тебойл (Teboil): что это, бензин АИ 95, 98, 100, заправки, сеть АЗС, отзывы#Бензин#АЗС 24404 просмотра

Сколько литров бензина в тонне? Как перевести литры в тонны бензина: формула перевода, коэффициент перевода, зависимость от температуры#Бензин 21985 просмотров

Плотность бензина: АИ 92, АИ 95, таблица плотностей, измерение#Бензин 16795 просмотров

Какой бензин лучше Лукойл или: Газпром, Роснефть, Газпромнефть, Башнефть, Татнефть#Бензин#Топливо 13727 просмотров

Отравление парами бензина: симптомы, признаки, первая помощь, лечение#Бензин 12955 просмотров

Удельная теплота сгорания – формула, единицы измерения, обозначение

4. 2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 309.

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 309.

Человечество в процессе своей эволюции научилось получать тепловую энергию с помощью сжигания разных видов топлива. Простейшим примером можем служить костер из дров, который разжигали первобытные люди, и с тех пор торф, уголь, бензин, нефть, природный газ — все это виды топлива, сжигая которые человек получает тепловую энергию. Так что же такое удельная теплота сгорания?

Откуда берется тепло в процессе горения?

Сам по себе процесс сгорания топлива — это химическая, окислительная реакция. Большинство видов топлива содержит большое количество углерода С, водорода H, серы S и других веществ. Во время горения атомы C, H, и S соединяется с атомами кислорода О₂, в результате чего получается молекулы СО, СО₂, Н₂О, SO₂. При этом происходит выделение большого количества тепловой энергии, которую люди научились использовать в своих целях.

Рис. 1. Виды топлива: уголь, торф, нефть, газ.

Основной вклад в выделение тепла дает углерод C. Второй по количеству тепла вклад вносит водород H.

Рис. 2. Атомы углерода вступают в реакцию с атомами кислорода.

Что такое удельная теплота сгорания?

Удельная теплота сгорания q — это физическая величина равная количеству тепла, выделяющегося при полном сгорания 1 кг топлива.

Формула удельной теплоты сгорания выглядит так:

$$q={Q \over m}$$

где:

Q — количество тепла, выделившееся в процессе горения топлива, Дж;

m — масса топлива, кг.

Единицей измерения q в интернациональной системе единиц СИ является Дж/кг.

$$[q]={Дж \over кг}$$

Для обозначения больших величин q часто используются внесистемные единицы энергии: килоджоули (кДж), мегаджоули (МДж) и гигаджоули (ГДж).

Значения q для разных веществ определяют экспериментально.

Зная q, можно вычислить количество тепла Q, которое получится в результате сжигания топлива массой m:

$$Q={q * m}$$

Как измеряют удельную теплоту сгорания

Для измерения q используют приборы, которые называются калориметрами (calor – тепло, metreo – измеряю).

Контейнер с порцией топлива сжигается внутри прибора. Контейнер помещен в воду с известной массой. В результате горения выделившееся тепло нагревает воду. Величина массы воды и изменение ее температуры позволяют вычислить теплоту сгорания. Далее q определяется по вышеприведенной формуле.

Рис. 3. Измерение удельной теплоты сгорания.

Где можно найти значения q

Информацию о величинах удельной теплоты сгорания для конкретных видов топлива можно найти в технических справочниках или в их электронных версиях на интернет-ресурсах. Обычно они приводятся в виде такой таблицы:

Удельная теплота сгорания, q

Вещество	МДж/кг	Вещество	МДж/кг
Торф	8,1	Дизельное топливо	42,7
Дрова	10,2	Керосин	44,0
Уголь бурый	15,0	Бензин	48,0
Уголь каменный	29,3	Пропан	47,5
Нефть	41,3	Метан	50,11

Ресурсы разведанных, современных видов топлива ограничены. Поэтому в будущем на смену им придут другие источники энергии:

• атомные, использующие энергию ядерных реакций;
• солнечные, преобразовывающие энергию солнечных лучей в тепло и электричество;
• ветряные;
• геотермальные, использующие тепло природных горячих источников.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали почему выделяется много тепла при горении топлива. Для вычисления количества тепла, выделяемого при сгорании некоторой массы m топлива, необходимо знать величину q — удельную теплоту сгорания этого топлива. Значения q определены экспериментально методами калориметрии и приведены в справочниках.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

• Айана Капсаргина

  5/5

• Камилла Бабаева

  5/5

Оценка доклада

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 309.

---

А какая ваша оценка?

Физика 101 Формулы

Физика 101 Формулы

Кинематика
v _пр. = D x / Dt и _пр. = Д v / Дт
v = v ₀ + в х = х ₀ + v ₀ t + ¹ / ₂ на ² v ² = v ₀ ² + 2aDx
g=9,81 м/с ² = 32,2 фута/с ² (около Поверхность Земли)

Динамика
С Ф = м а F _г = Gm ₁ м ₂ / R ²     F _г = мг (у поверхности Земли)
f _{с, макс.} = m _s F _N            Гравитационная постоянная, G = 6,7 x 10 ^-11 Н.м ² /кг ²
ф _к = m _k F _N a _c = v ² / R = w ² R

Работа и энергия
W _F = FScos(q) KE = ¹ / ₂ mv ²       W _NET = ДКЭ = КЭ _ф – КЭ _и
W _НЗ = DE = Е _ф – Е _я = (КЕ _f + ПЭ _ф ) – (КЭ _и + ПЭ _и )
W _грав = -мгДи PE _грав = мгг

Импульс и Импульс
Импульс I = F _ав Dt = D p Ф _пр Дт = Д р = м v _f – м в _и Ф _пр. = Д р /Дт
S F _доб Dt= D P _всего   = P _{всего, конечного} – P _{всего, исходного} (импульс сохраняется, если S F _доб = 0)
Х _см = (M ₁ x ₁ + M ₂ x ₂ )/ (M ₁ + M ₂ )

.0007 ж = ш ₀ + в д = д ₀ + ш ₀ т + ¹ / ₂ в ²        w ² = ш ₀ ² + 2aDq
в _Т = wR a _T = aR   ( так что для качения без проскальзывания v = wR    a = aR )

Вращательное Статика и динамика
т = Пт грех Q
Св. = 0 и SF=0 (статический равновесие)
Св. = Ия
I = Смр ²    (для коллекция точечных частиц)
I = ¹ / ₂ МР ² (сплошной диск или цилиндр)   I = ² / ₅ MR ² (сплошная сфера)   I = ² / ₃ MR ² (полая сфера)
Я = MR ² (обруч или полый цилиндр) I = ¹ /12 ML ² (однородный стержень по центру)
W = tq    (работа сделано с помощью крутящего момента)
L =I w S т _доб Дт = Д Л (угловой момент сохраняется, если S t _ext = 0)
КЕ _рот = ¹ / ₂ Iw ² =L ² /2I KE _всего =KE _транс + КЭ _{гниль = ¹ / 2 мв ² + ¹ / 2 Iw ²}

Простая гармоника Движение
Закон Гука: F _s = -kx
W _{пружина} = ¹ / ₂ kx _i ² – ¹ / ₂ kx _f ² Пружина PE = ¹ / ₂ kx ²
х(т) = Acos (масса) или   x(t) = Asin(wt)
v (т) = -Awsin(wt)   или   v(t) = AWcos (вес)
a(t) = -Aw ² cos(wt)   или   a(t) = -Aw ² sin(wt)
w ² = к/м, T = 2p/w, f = 1/T
х _макс. = A        v _макс. = wA    a _макс. = w ² A
Для простого маятника w ² = г/л

Жидкости
P ₂ = P ₁ + rg(y ₁ -y 2 _{изменение давление с глубиной
Жизнерадостный сила F B = rgV dis = вес вытесненной жидкости
Поток скорость Q = v 1 A 1 = v 2 A 2 уравнение неразрывности (площадь круга A = pr ² )
P 1 + ¹ / 2 RV 1 ² + RGY 1 = P 2 + ¹ / 2 RV 2 ² + RGY 2 2 2 2 ² + RGY 2 2 2 2 2 ² + RGY 2 2 2 2 ² + RGY 20011 уравнение Бернулли
r вода = 1000 кг/м ³    1 м ³ = 1000 литров
r = M/V 1 атм. = 1,01 x 10 ⁵ Па}

Температура и нагрев
температура:
Цельсия (T _C ) до Фаренгейты (T _F ) преобразование: T _C = (5/9) * (T _F -32)
Цельсия (T _C ) до Кельвин (T _K ) преобразование: T _K =Т _С +273
DL = аЛ ₀ ДТ ДВ = бВ ₀ ДТ тепловой расширение
a _{алюминий} = 23 x 10 ^{– 6} и _сталь = 12 x 10 ^{– 6} (линейное расширение коэффициенты)
Q = зависит от cMDT теплоемкость
c _вода = 4186 Дж/кг/ ^o C   c _лед = 2000 Дж/кг/ ^o С
c _{алюминий} = 900 Дж/кг/ ^o C c _сталь = 450 Дж/кг/ ^o С
Q = L _f M скрытая теплота плавления           Q = L _v M   скрытая теплота парообразования
L _{f, вода} = 33,5 x 10 ⁴ Дж/кг     л _v,вода = 22,6 x 10 ⁵ Дж/кг
Q = kADTt/л проводимость
k _сталь = 14 Дж/с/м/ ^o C     k _{алюминий} = 240 Дж/с/м/ ^o C (тепловой проводимости)
Q = ЕСТ ⁴ Ат излучение      (s = 5,67×10 ^{– 8 Дж/с/м 2 / o K 4 )
P _net = esA(T 4 -T ₀ 4 ) (площадь сферы A = 4pr 2 )}

Идеальный газ и Кинетическая теория
N _A =6,022 x 10 ²³ молекул/моль        Масса углерода-12 = 12. 000 у.е.
PV = nRT = Nk _B T R = 8,31 Дж/моль/К      k _B = R/N _A = 1,38 x 10 ^{– 23} J/K
КЕ _пр. = ³ / ₂ k _B T =  ¹ / ₂ мВ _СКЗ ²     U = ³ / ₂ Nk _B T (внутренняя энергия одноатомный идеальный газ)
v _{среднеквадратичное значение} ²    =  3k _B Т/м = 3RT/M (M = молярная масса = кг/моль)

Термодинамика
DU = Q + W (1-й закон)

U = ( ³ / ₂ )nRT (внутренний энергия одноатомного газа при фиксированном n)

C _V = ( ³ / ₂ )nR = 12,5 Дж/ ^o Кл/моль (удельная теплоемкость при постоянном объеме для одноатомный газ)

Q _H = Q _С + W (тепловая машина или холодильник)
e = W/Q _H = 1 – Q _C /Q _H e _max = 1 – T _C /T _H (двигатель Карно)
Q _C /Q _H = T _C /T _H   когда КПД максимальный (2-й закон)
W = -PDV (работа, совершаемая расширением газа)

Гармонические волны
v = л / Т = л ф
v ² = F/(м/л) для волны на строка
v ² = 1,4k _B Т/м для звук
v = c = 3 x 10 ⁸ м/с для электромагнитные волны (свет, микроволны и т. д.)
я = П / (4пр ² ) (интенсивность звука)

Звуковые волны
громкость: β=(10 дБ) log ₁₀ (I/I ₀ ), где I ₀ = 10 ^-12 Вт/м ²
(эффект Доплера) Electric Charge for Geeks –

0001

Когда вещество находится в электрическом или магнитном поле, оно приобретает электрический заряд, что заставляет его испытывать силу. Текущий электрический заряд создает магнитное поле, которое связано с электрическим полем. Электромагнитное поле состоит из комбинации электрического и магнитного полей. Электромагнитная сила, являющаяся основой физики, создается при взаимодействии зарядов. Давайте подробнее рассмотрим концепцию электрического заряда,

Электрический заряд

Свойство субатомных частиц, которое позволяет им испытывать силу при помещении в электрическое или магнитное поле, известно как электрический заряд.

Скалярная величина, электрический заряд. Величина, называемая вектором, должна удовлетворять законам сложения векторов, таким как закон сложения векторов треугольника и закон сложения векторов параллелограмма, в дополнение к величине и направлению; только тогда сумма называется векторной величиной. В случае электрического тока результирующий ток представляет собой алгебраическую сумму, а не векторную сумму, когда два тока встречаются на стыке. В результате электрический ток, хотя и имеет величину и направление, является скалярной величиной. Электрический заряд обозначается Q.

Единица электрического заряда в системе СИ: Кулон и Другие единицы измерения: Фарадей, Ампер-час.

Положительные и отрицательные электрические заряды переносятся протонами и электронами соответственно. Субатомные частицы и частицы материи являются примерами различных форм зарядов:

• Положительно заряженные протоны
• Отрицательно заряженные электроны
• Нейтрон имеет нулевой заряд

Формула электрического заряда

Формула электрического заряда

Q = I × t

Где,

• Q = электрический заряд,
• I = электрический ток,
• t = время.

Примеры вопросов

Вопрос 1. По какой причине электрический заряд является скалярной величиной?

Ответ :

Результирующий ток двух токов, встречающихся на стыке, представляет собой алгебраическую сумму, а не векторную сумму. Таким образом, скалярная величина представляет собой электрический ток. Это свойство электрического заряда известно как KCL, также известное как закон тока Кирхгофа.

Вопрос 2: Когда возникает отрицательный и положительный электрический заряд?

Ответ :

Считается, что заряд отрицательный, если в веществе больше электронов, чем протонов, и считается, что он имеет положительный заряд, если в веществе больше протонов, чем электронов.

Вопрос 3: Цепь с током 150 мА работает в течение 2 минут. рассчитать количество заряда, протекающего по цепи.

Решение:

Дано: I = 150 мА = 150 × 10 ^-3 A, T = 2 мин = 2 × 60 = 120S

С тех пор

Q = I × T

∴ ∴. Q = 150 × 10 ^-3 × 120

∴ Q = 18 C

Вопрос 4. Если проводник с током подключен к внешнему источнику питания в течение 20 секунд, всего 6 × 10 ⁴⁶ электронов текут через него. Определить значение тока в проводнике.

Решение:

Дано: n = 6 × 10 ⁴⁶ Электроны, T = 20S, E = 1,6 × 10 ^-19 C

С,

Q = I × T

∴ ∴ × T

4 ∴ ∴ T

4 ∴

.

∴ ∴ T

4.

∴

40004 ∴ T

9 ∴ C

. I = Q/T

по токовой формуле,

Q = NE

∴ I = NE/T

∴ I = 6 × 10 ⁴⁶ × 1,6 × 10 ^-19 /20

∴ I = 4,8 × 10 ²⁶ А

Вопрос 5: По проводнику течет ток силой 0,6 А. Вычислите количество заряда, которое пройдет через поперечное сечение проводника за 37 секунд.

Решение:

Дано: I = 0,6 A, T = 37 S

,

Q = I × T

∴ Q = 0,6 × 37

∴ Q = 22,2 C

∴ Q = 22,2 C

∴ Q = 22,2 C

∴ Q = 22,2 C

.