Что означает формула q gm

Физика. 10 класс

Теплообмен. Другим способом изменения внутренней энергии термодинамической системы является теплообмен.

Теплообмен — самопроизвольный процесс передачи внутренней энергии от тела с большей температурой телу с меньшей температурой без совершения работы.

Теплообмен между контактирующими телами называют теплопередачей. За счёт переданной при этом энергии увеличивается внутренняя энергия одного тела и уменьшается внутренняя энергия другого. Если, например, привести в соприкосновение два тела с разными температурами, то частицы более нагретого тела будут передавать часть своей кинетической энергии частицам менее нагретого тела. В результате внутренняя энергия одного тела уменьшается, а другого увеличивается.

Таким образом, при теплопередаче не происходит превращения энергии из одной формы в другую: часть внутренней энергии более нагретого тела передаётся менее нагретому.

От теории к практике

Выберите верное утверждение.

1. Произошла теплопередача — значит, изменилась внутренняя энергия тела.

2. Внутренняя энергия тела изменилась — значит, произошла теплопередача.

Что означает формула q gm

Удельная теплота сгорания топлива

Удельная теплота сгорания топлива

q

Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг

Формула для вычисления

q = Q / m

[Дж/Кг]

Теплота сгорания топлива

Q = q m [Дж]

Пример данной величины для любого вещества

Что означает эта величина

Для бензина q = 4,6 · 10 7 Дж/Кг

При полном сгорании 1 кг бензина выделяется количество теплоты, равное 4,6 · 10 7 Дж

Пример решения задач:

1. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 10 кг древесного угля?

q = 3,4 * 10 7 Дж/кг

Количество теплоты, которое выделится при полном сгорании 10 кг древесного угля рассчитывается по формуле теплоты сгорания топлива:

Q = q m

Q = 3,4 *10 7 Дж/кг* 10 кг=0,34 * 10 7 Дж =3,4 * 10 6 Дж= 3,4 МДж

1. Масса заряда пороха в патроне пулемета равна 3,2 г. Какое количество теплоты выделяется при каждом выстреле?

q = 0,38 * 10 7 Дж/кг

Количество теплоты, которое выделится при полном сгорании 3,2*10 -3 кг пороха рассчитывается по формуле теплоты сгорания топлива:

Q = q m

Q = 0,38 *10 7 Дж/кг * 3,2*10 -3 кг=1,216 * 10 4 Дж =12,16 * 10 3 Дж= 12,16 кДж

1. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании керосина объемом 4 л?

q = 4,6 * 10 7 Дж/кг

Количество теплоты, которое выделится при полном сгорании 4 л керосина рассчитывается по формуле теплоты сгорания топлива:

Q = q m

Но неизвестна масса керосина m

Масса вычисляется по формуле

m = р* V

подставим в формулу и получим

Q = q* р* V

1 м 3 = 1000 л → 1л = 0,001 м 3 = 10 -3 м 3

V = 4 л = 4*10 -3 м 3

Подставим в полученную формулу:

Q = 4,6*10 7 Дж/кг * 800кг/м 3 * 4*10 -3 м 3 = 14720*10 4 Дж = 147,2*10 6 Дж = 147,2 МДж

Понятие расхода. Характеристики потока среды

Расход — это количество жидкости, газа или пара, проходящее в единицу времени через поперечное сечение трубопровода, канала При этом количество среды, измеренное в объемных единицах, называют объемным расходом, а в массовых — массовым.

Объемный расход определяется по формуле:

Q = V • S,

где Q — объемный расход;
V — скорость потока;
S — площадь поперечного сечения потока.

Массовый расход определяется через плотность и объемный расход:

Qm = Q • ρ,

где Qm — массовый расход;
ρ — плотность измеряемой среды.

Как правило, в качестве объемных единиц измерения количества среды используют: литр (л), кубический сантиметр (см³) и кубический метр (м³); а массовых — грамм (г), килограмм (кг) и тонну (т).

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКА:

Наиболее важными характеристиками потока, влияющими на характер движения среды, являются:

• скорость потока;
• плотность измеряемой среды;
• вязкость измеряемой среды.

Вязкостью (динамической) называют физическое свойство текучей среды, характеризующее внутреннее трение между ее слоями. Единицей измерения вязкости является Пуаз (П), вязкость маловязких жидкостей и газов измеряют в сотых долях Пуаза — сантипуазах (сП).

Наряду с динамической вязкостью используют величину, называемую кинематической вязкостью:

где ν — кинематическая вязкость;
µ — вязкость.

Единицей измерения кинематической вязкости служит Стокс (Ст), на практике чаще используется его сотая часть — сантистокс (сСТ).

Вязкость жидких сред с увеличением температуры уменьшается, причем для различных жидкостей данная зависимость различна. В то же время, вязкость жидких сред зависит и от давления, обычно возрастая при его увеличении. Однако, при давлениях, встречающихся в большинстве случаев (до 20 МПа), это изменение незначительно и, как правило, не учитывается.

Для газообразных сред зависимость вязкости от давления и от температуры весьма существенна: с увеличением давления кинематическая вязкость газов уменьшается, а с увеличением температуры — увеличивается.

ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ТРУБОПРОВОДЕ:

Скорость потока, вязкость и плотность жидкости определяют режим движения жидкости в трубопроводе. Исследование вопроса о механизме движения сред привело к заключению о существовании двух режимов движения жидкости:

• ламинарный режим движения наблюдается при малых скоростях, когда отдельные слои среды движутся параллельно друг другу без перемешивания частиц;
• турбулентный режим движения наблюдается при больших скоростях потока и характеризуется интенсивным перемешиванием частиц.

Критерием оценки обоих режимов является число Рейнольдса:

Re = (V • D • ρ)/µ = (V • D)/ν,

где Re — число Рейнольдса;
D — внутренний диаметр трубопровода.

На практике, как правило, при движении жидкостей, газов и пара в трубопроводах реализуется турбулентный режим движения. Ламинарный же режим присутствует при малых скоростях потока или движении высоковязких жидкостей.

Как показано на рисунке выше, эпюра распределения скоростей по сечению трубопровода при ламинарном течении имеет параболический характер, скорость потока в центре трубопровода выше, чем у его стенок. При турбулентном же режиме эпюра скоростей имеет более сглаженный характер. Закон распределения скорости по сечению трубопровода играет важную роль при определении действительного расхода среды. Так как данный закон в большинстве случаев неизвестен, используется определение средней скорости потока — скорость, с которой должны двигаться через поперечное сечение потока все частицы, чтобы расход среды был равен расходу, полученному с действительными неодинаковыми для различных частиц скоростями.

В зависимости от принципа измерения, осреднение скорости потока производится либо конструктивным путем, либо вытекает из самого принципа измерения. «Качество» осреднения скорости потока напрямую влияет на точность работы расходомера.

При прохождении потока среды через местные сопротивления (колена, тройники, клапаны ) нарушается распределение скорости потока по сечению трубопровода (поток дестабилизируется). Поэтому, как правило, после местных сопротивлений перед расходомером необходимо выдержать прямой участок для стабилизации потока, в противном случае погрешность измерений может увеличиться. Как правило, для современных расходомеров прямой участок «до» составляет порядка 5…20 DN. Более детальные данные о величине прямых участков приводятся в техническом описании конкретного прибора.

3. Удельная теплота сгорания топлива

Различные виды топлива (твёрдое, жидкое и газообразное) характеризуются общими и специфическими свойствами. К общим свойствам топлива относятся удельная теплота сгорания и влажность, к специфическим — зольность, сернистость (содержание серы), плотность, вязкость и другие свойства.

Удельная теплота сгорания топлива — это количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании \(1\) кг твёрдого или жидкого топлива или \(1\) м³ газообразного топлива.

Энергетическая ценность топлива в первую очередь определяется его удельной теплотой сгорания.

Удельная теплота сгорания обозначается буквой \(q\). Единицей удельной теплоты сгорания является \(1\) Дж/кг для твёрдого и жидкого топлива и \(1\) Дж/м³ — для газообразного топлива.

Удельную теплоту сгорания на опыте определяют довольно сложными методами.
Таблица \(2\). Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива.
Твёрдое топливо
Удельная теплота сгорания,
Каменный уголь
Каменный уголь
марки А -\(II\)
Жидкое топливо
Удельная теплота сгорания,
Газообразное топливо
(при нормальных условиях)
Удельная теплота сгорания,

Из этой таблицы видно, что наибольшей является удельная теплота сгорания водорода, она равна \(120,8\) МДж/м³. Это значит, что при полном сгорании водорода объёмом \(1\) м³ выделяется \(120,8\) МДж \(=\) \(120,8\) ⋅ 10 6 Дж энергии.

Водород — один из высокоэнергетических видов топлива. Кроме того, продуктом сгорания водорода является обычная вода, в отличие от других видов топлива, где продуктами сгорания являются углекислый и угарный газы, зола и топочные шлаки. Это делает водород экологически наиболее чистым топливом.

Однако газообразный водород взрывоопасен. К тому же он имеет самую малую плотность в сравнении с другими газами при равной температуре и давлении, что создаёт сложности со сжижением водорода и его транспортировкой.

Общее количество теплоты \(Q\), выделяемое при полном сгорании \(m\) кг твёрдого или жидкого топлива, вычисляется по формуле:

Общее количество теплоты \(Q\), выделяемое при полном сгорании \(V\) м³ газообразного топлива, вычисляется по формуле:

Влажность (содержание влаги) топлива снижает его теплоту сгорания, так как увеличивается расход теплоты на испарение влаги и увеличивается объём продуктов сгорания (из-за наличия водяного пара).
Зольность — это количество золы, образующейся при сгорании минеральных веществ, содержащихся в топливе. Минеральные вещества, содержащиеся в топливе, понижают его теплоту сгорания, так как уменьшается содержание горючих компонентов (основная причина) и увеличивается расход тепла на нагрев и плавление минеральной массы.
Сернистость (содержание серы) относится к отрицательному фактору топлива, так как при его сгорании образуются сернистые газы, загрязняющие атмосферу и разрушающие металл. Кроме того, сера, содержащаяся в топливе, частично переходит в выплавляемый металл, сваренную стекломассу, снижая их качество. Например, для варки хрустальных, оптических и других стёкол нельзя использовать топливо, содержащее серу, так как сера значительно понижает оптические свойства и колер стекла.