Удельная теплота сгорания торфа: значение, таблица и задачи
В школьном учебнике удельная теплота сгорания торфа — 1,4·10⁷ Дж/кг: при полном сгорании килограмма торфа выделяется 14 миллионов джоулей. Это больше, чем у дров, но вдвое меньше, чем у каменного угля. Разберём, откуда такая цифра, почему у настоящего торфа она другая, и решим типовые задачи.
Что такое удельная теплота сгорания
Удельная теплота сгорания q показывает, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании одного килограмма топлива. Измеряется в джоулях на килограмм (Дж/кг).
Теплоту для любой массы находят по формуле Q = q · m. Обратные формулы: m = Q / q и q = Q / m.
Чему равна удельная теплота сгорания торфа
В учебнике физики для торфа дают q = 1,4·10⁷ Дж/кг, или 14 МДж/кг. Это значение и подставляют в задачи. Торф стоит в таблице между сухими дровами и каменным углём.
| Топливо | q, Дж/кг | q, МДж/кг |
|---|---|---|
| Дрова сухие | 1,0·10⁷ | 10 |
| Торф | 1,4·10⁷ | 14 |
| Каменный уголь | 2,7·10⁷ | 27 |
| Антрацит | 3,0·10⁷ | 30 |
| Древесный уголь | 3,4·10⁷ | 34 |
| Природный газ | 4,4·10⁷ | 44 |
Почему у реального торфа другие цифры
Торф — самое «мокрое» топливо: только что добытый он содержит до 80-90% воды, а сушёный на воздухе — 30-40%. Вода не горит и забирает тепло на испарение, поэтому теплота сгорания торфа сильно зависит от того, насколько он сухой. Вторая причина — зола: в торфе её больше, чем в древесине, особенно в низинном.
Самым тёплым получается торф, спрессованный в брикеты: в них остаётся 15-20% влаги, и тепла они дают почти как хороший уголь низкого сорта.
| Вид | Влажность | МДж/кг | ккал/кг |
|---|---|---|---|
| Фрезерный торф | 40-50% | 8-10 | 1900-2400 |
| Кусковой торф | 30-40% | 10-12 | 2400-2900 |
| Торфяные брикеты | 15-20% | 16-18 | 3800-4300 |
| Торф без воды | 0% | около 20 | около 4800 |
Торф как топливо и как удобрение
Раньше торфом топили электростанции и печи в деревнях, сейчас как топливо его используют редко: он много дымит, даёт много золы, а хранить его нужно сухим. Главное применение торфа сегодня — сад и огород: верховой кислый идёт под голубику и хвойные, низинный — в грядки и смеси.
Задача 1: сколько теплоты выделится
Условие: какое количество теплоты выделится при полном сгорании 20 кг торфа? Удельная теплота сгорания торфа — 1,4·10⁷ Дж/кг.
Решение: Q = q · m = 1,4·10⁷ Дж/кг · 20 кг = 2,8·10⁸ Дж. Ответ: 2,8·10⁸ Дж, или 280 МДж.
Задача 2: какова масса сгоревшего торфа
Условие: при полном сгорании торфа выделилось 7·10⁷ Дж теплоты. Какова масса сгоревшего торфа?
Решение: m = Q / q = 7·10⁷ Дж / 1,4·10⁷ Дж/кг = 5 кг. Ответ: 5 кг.
Задача 3: определите удельную теплоту сгорания
Условие: при полном сгорании 3 кг топлива выделилось 4,2·10⁷ Дж теплоты. Определите удельную теплоту сгорания. Что это за топливо?
Решение: q = Q / m = 4,2·10⁷ Дж / 3 кг = 1,4·10⁷ Дж/кг. Ответ: 1,4·10⁷ Дж/кг — это торф.
Задача 4: торф или уголь
Условие: сколько торфа нужно сжечь, чтобы получить столько же теплоты, сколько даёт 2 кг каменного угля? Удельная теплота сгорания угля — 2,7·10⁷ Дж/кг.
Решение: теплота от угля Q = 2,7·10⁷ · 2 = 5,4·10⁷ Дж. Масса торфа m = Q / q = 5,4·10⁷ / 1,4·10⁷ ≈ 3,9 кг. Ответ: около 3,9 кг.
Задача 5: нагреть воду торфом
Условие: сколько торфа нужно сжечь, чтобы нагреть 50 кг воды от 20 до 100 °C, если на нагрев идёт 30% теплоты? Удельная теплоёмкость воды — 4200 Дж/(кг·°C).
Решение: Q₁ = c · m · Δt = 4200 · 50 · 80 = 1,68·10⁷ Дж. С учётом КПД торф должен выделить Q = Q₁ / 0,3 = 5,6·10⁷ Дж. Масса торфа m = 5,6·10⁷ / 1,4·10⁷ = 4 кг. Ответ: 4 кг.
Как переводить единицы
1 МДж = 10⁶ Дж, 1 кВт·ч = 3,6 МДж, 1 ккал ≈ 4,19 кДж. Значит, 1,4·10⁷ Дж/кг — это 14 МДж, около 3,9 кВт·ч или 3340 ккал на килограмм — почти столько же, сколько у берёзовых дров влажностью 20%.
Древесные топливные брикеты RUF и Pini-Kay — с доставкой по Екатеринбургу →