Да зачем она нужна, эта удельная теплота сгорания

Видео: Двигатель без бензина на водороде ННО

После приспособления в древности огня для своих нужд человек постоянно занимался поиском каких-то новых вариантов применения огня и новых видов топлива. В качестве топлива использовались разные типы горючих веществ: твёрдые, жидкие, газообразные. И причем во всем этом удельная теплота сгорания?

По определению количество тепла, полученное при сгорании 1 кг твердого вещества или 1 куб. метра газообразного вещества, - это и есть удельная теплота сгорания. Для ее измерения используется Джоуль на килограмм (или на кубический метр) или калория на килограмм.

Уже из самого определения становится ясно, что такое понятие как удельная теплота сгорания позволяет сравнивать разные виды топлива между собой. По сути, это означает, сколько энергии в виде тепла можно получить от единицы топлива. У каждого вещества эта величина будет разной. Для более ясного понимания обратимся к справочникам.

Получается, что у дров удельная теплота сгорания составляет 8,4-11 МДж/кг, а вот для угля это будет 15-16 МДж/кг. Что это означает?

А здесь все очень просто. Один килограмма угля при сгорании дает тепла больше почти в два раза, чем получается при сгорании килограмма дров, причем здесь речь идет о дровах с определённой влажностью. Потому что если влажность дров будет высокая, то часть тепловой энергии уйдет на испарение и парообразование воды, содержащейся в дровах, и итоговый результат будет еще хуже.

Еще можно рассмотреть практическое применение этого понятия к технике. Вернемся немного назад, в эпоху паровозов и пароходов. Уже из того, что мы видим, удельная теплота сгорания топлива (для угля и дров) разная, из этого становится ясно, что на один и тот же путь паровозу или пароходу потребуется дров больше, чем угля. Конечно, если исходить из того, что энергии они тратят на дорогу одинаково, независимо от вида топлива.

И ещё вывод напрашивается из приведённого примера. Зная удельную теплоту сгорания, можно определить, сколько километров сможет проехать паровоз или проплыть пароход, имея запас топлива углем или дровами. Если с запасом топлива ошибиться, то все движение по маршруту закончится.

Вот уже есть практическое применение на первый взгляд непонятного и ненужного параметра. Можно сравнивать разные вещества и определять возможность их применения в конкретной ситуации в качестве топлива, а также оценивать последствия этого применения.

В последнее время ведется очень много разговоров о переходе на другие источники энергии вместо бензина. Если присмотреться к этой проблеме с точки зрения энергетической возможности топлива, то, не касаясь никаких других сторон этого вопроса, ситуация становится ясной и прозрачной. Так, для примера и дальнейших рассуждений, удельная теплота сгорания бензина составляет 44-47 МДж/кг, спирта этилового – 27 МДж/кг. И хотя спирт этиловый подходит для применения в качестве топлива для ДВС, при сравнении приведенных данных получается примерно такая же ситуация, как вышеописанная, с дровами и углем. Спирта этилового надо больше, проедет автомобиль на одной заправке меньше, да и мощность двигателя при использовании спирта упадет.

Правда, относится это к спирту этиловому или метиловому. Если же в качестве топлива использовать спирт бутиловый, у которого удельная теплота сгорания такая же, как у бензина, то практические опыты автопроизводителей подтверждают возможность его применения в качестве моторного топлива вместо бензина, но это уже не касается рассматриваемого вопроса.

Итак, становится ясно, что удельная теплота сгорания является энергетической характеристикой вещества, в частности, топлива. Эта величина позволяет сравнивать возможности разных веществ и материалов, оценивать их преимущества и недостатки.