Теплота згоряння - студопедія

Реакції, що супроводжуються поглинанням тепла, а також утворюються при цьому з'єднання називаються ендотермічними. Без нагрівання ззовні ендотермічна реакція припиняється.

Реакції, що супроводжуються виділенням тепла, а також утворюються при цьому з'єднання називаються екзотермічні. Всі реакції горіння відносяться до екзотермічним. Внаслідок виділення тепла вони, виникнувши в одній точці, здатні поширюватися на всю масу реагуючих речовин.

Закон Гесса полягає в наступному: парниковий ефект хімічного перетворення не залежить від шляху, по якому реакція протікає, а залежить лише від початкового і кінцевого станів системи за умови, що тем- пература і тиск (або обсяг) на початку і кінці реакції однакові.

Метан можна отримати з 1 моль вуглецю і 2 моль водню. При спалюванні метану виходять 2 моль води і 1 моль діоксиду вуглецю

Ті ж продукти утворюються при згорянні водню і вуглецю. При цих реакціях загальна кількість виділився тепла одно 963,5 кДж.

Оскільки початкові і кінцеві продукти в обох випадках однакові, їх загальні теплові ефекти повинні бути рівні відповідно до закону Гесса, т. Е.

отже, теплота згоряння метану буде дорівнює

Qгор = 963,5 - 74,8 = 888,7 кДж / моль

Таким чином, теплота згоряння хімічної сполуки (або їх суміші) дорівнює різниці між сумою теплот утворення продуктів згоряння і теплотою освіти згорілого хімічної сполуки (або речовин, що складають горючу суміш). Отже, для визначення теплоти згорання хімічних сполук необхідно знати теплоту їх освіти і теплоту утворення продуктів, які утворюються після згоряння.

Теплоту згоряння експериментально визначають в калориметричних бомбі і газовому калориметр. Розрізняють вищу і нижчу теплоти згорання. Вищої теплотою згоряння Q в називають кількість тепла, що виділяється при повному згорянні 1 кг або 1 м 3 горючої речовини за умови, що міститься в ньому водень згорає з утворенням рідкої води.

Нижчою теплотою згоряння Qн називають кількість тепла, що виділяється при повному згорянні 1 кг або 1 м 3 горючої речовини за умови згоряння водню до утворення водяної пари і випаровуванні вологи горючої речовини.

Вищу і нижчу теплоти згорання твердих і рідких горючих речовин можна визначити за формулами Д. І. Менделєєва

Qв = 339,4 + 1257 - 108,9 (12)

Qн = 339,4 + 1257 - 108,9 - 25,1 (9 + W), (13)

Існує нижня межа теплоти згорання, нижче якого речовини стають нездатними до горіння в атмосфері повітря. Експерименти показують, що речовини є негорючими, якщо вони не належать до
вибухонебезпечним і якщо їх нижча теплота згоряння в повітрі не перевищує 2100 кДж / кг. Отже, теплота згоряння може служити для орієнтовної оцінки горючості речовин. Однак слід зазначити, що горючість твердих речовин і матеріалів в значній мірі залежить і від їх стану. Так, аркуш паперу, легко займистий від полум'я сірника, будучи нанесеним на гладку поверхню металевої плити або бетонної стіни, стає трудногорючим. Отже, горючість речовин залежить також від швидкості відведення тепла із зони горіння.

Якщо при горінні утворюється сажа, то, отже, горюча речовина виділяє тепла менше тієї кількості, яка зазначена в таблицях. Для речовин, багатих вуглецем, коефіцієнт недожога становить 0,8 -0,9. Отже, на пожежах при горінні 1 кг гуми може виділити не 33520 кДж, а тільки 33520 • 0,8 = 26816 кДж.

Розмір пожежі зазвичай характеризується площею пожежі. Кількість тепла, що виділяється з одиниці площі пожежі в одиницю часу, називається теплотою пожежі Qп

де Vм - масова швидкість вигоряння, кг / (м 2 · с).