Садржај
- Формула енергетске густине
- Јединице густине енергије
- Прорачун садржаја енергије
- Калориметар бомбе
- Садржај енергије веће грејне вредности
- Густина енергије биодизела
Шта бензин и друга горива чине тако моћнима? Потенцијал хемијских смеша као што су горива која погонски аутомобили потичу из реакција које ови материјали могу да изазову.
Можете мерити ову густину енергије користећи једноставне формуле и једначине које управљају овим хемијским и физичким својствима када се горива користе. Једнаџба густине енергије даје начин за мерење ове моћне енергије у односу на само гориво.
Формула енергетске густине
Формула за густина енергије је ЕД = Е / В за густину енергије ЕД, енергија Е и запремина В. Такође можете измерити специфична енергија Ес као што Е / М за масу уместо запремине. Специфична енергија је уско повезана са доступном енергијом коју горива користе за напајање аутомобила, него што је густина енергије. Референтне табеле показују да гориво, керозин и дизелско гориво имају много веће густине енергије од угља, метанола и дрвета.
Без обзира на то, хемичари, физичари и инжињери користе и густину енергије и специфичну енергију приликом дизајнирања аутомобила и испитивања материјала на физичка својства. Можете одредити колико енергије ће гориво давати на основу сагоревања ове густо упаковане енергије. То се мери кроз садржај енергије.
Количина енергије по јединици масе или запремине коју гориво испушта приликом сагоревања је садржај енергије у гориву. Док гориво густо паковано има веће вредности енергетског садржаја у смислу запремине, горива ниже густине углавном производе већи садржај енергије по јединици масе.
Јединице густине енергије
Садржај енергије мора се мерити за дату количину гаса до одређене температуре и притиска. У Сједињеним Државама инжењери и научници извештавају о енергетском садржају у међународним британским термалним јединицама (БтуИТ), док се у Канади и Мексику садржај енергије извештава у џулима (Ј).
Такође можете да користите калорија да извештавају о садржају енергије. Стандардније методе израчунавања енергетског садржаја у науци и инжењерству користе количину произведене топлоте када сагоревате један грам тог материјала у џулима на грам (Ј / г).
Прорачун садржаја енергије
Користећи ову јединицу џула по граму, можете израчунати колико се топлоте одаје повећањем температуре одређене супстанце када знате специфични топлотни капацитет Цп тог материјала. Тхе Цп воде је 4,18 Ј / г ° Ц. Једнаџбу користите за топлоту Х као што Х = ∆Т к м к Цп у којима ∆Т је промена температуре, а м маса материје у грамима.
Ако експериментално мерите почетне и крајње температуре хемијског материјала, можете одредити топлоту одашиљу реакцијом. Ако бисте загревали тиквицу горива као контејнер и забележили промену температуре у простору непосредно изван контејнера, можете да измерите топлоту одашиљу помоћу ове једначине.
Калориметар бомбе
Када мери температуре, температурна сонда може континуирано да мери температуру током времена. Тако ћете добити широк распон температура за које можете користити једнаџбу топлоте. Такође бисте требали потражити места на графу која приказују а линеарни однос између температуре током времена, јер би то показало да се температура одаје константном брзином. То вероватно указује на линеарни однос између температуре и топлоте који користи једнаџба топлоте.
Затим, ако измерите колико се маса горива променила, можете одредити колико је енергије смештено у тој количини масе горива. Алтернативно, можете да измерите колика је запреминска разлика за одговарајуће јединице густине енергије.
Ова метода, позната и као калориметар бомбе метода, даје вам експерименталну методу коришћења формуле густине енергије за израчунавање ове густине. Пречишћене методе могу узети у обзир топлоту изгубљену на зидовима самог контејнера или провођење топлоте кроз материјал из посуде.
Садржај енергије веће грејне вредности
Садржај енергије можете да изразите и као варијацију веће вредности грејања (ХХВ). Ово је количина топлине која се ослобађа на собној температури (25 ° Ц) масом или запремином горива након сагоревања, а производи се враћају на собну температуру. Ова метода објашњава латентну топлоту, енталпијску топлоту која настаје када се очврсне и фазне трансформације у чврстом стању појаве током хлађења материјала.
Овом методом енергетски удио се даје већом вриједношћу гријања при основним волумним количинама (ХХВб). У стандардним или основним условима, проток енергије кХб је једнак производу волуметријског протока квб и већа вредност грејања при основним количинским условима у једначини кХб = квб к ХХВб.
Научници и инжињери су експерименталним методама проучавали ХХВб за различита горива да се одреди како се може одредити у функцији других променљивих који су од значаја за ефикасност горива. Стандардни услови су дефинисани као 10 ° Ц (273,15 К или 32 оФ) и 105 паскала (1 бар).
Ови емпиријски резултати су то показали ХХВб зависи од притиска и температуре у базним условима, као и од састава горива или гаса. Супротно томе, нижа вредност грејања ЛХВ је исто мерење, али на месту где вода у коначним производима сагоревања остаје као пара или пара.
Друга истраживања показала су да можете израчунати ХХВ из састава самог горива. Ово би ти требало дати ХХВ = .35КсЦ + 1.18КсХ + 0.10КсС + - 0,02КсН - 0.10КсО - 0.02Кспепео са сваким Икс као фракциона маса угљеника (Ц), водоника (Х), сумпора (С), азота (Н), кисеоника (О) и преосталог садржаја пепела. Азот и кисеоник имају негативан утицај на ХХВ као што не доприносе ослобађању топлоте као и други елементи и молекуле.
Густина енергије биодизела
Биодизел горива нуде еколошки прихватљив начин производње горива као алтернативу другим, штетнијим горивима. Створене су од природних уља, екстракта соје и алги. Овај обновљиви извор горива резултира са мање загађења околине, а обично се мешају са нафтним горивима (бензин и дизел горивима). То их чини идеалним кандидатима за проучавање колико енергије гориво користи користећи количине попут густине енергије и енергетског садржаја.
Нажалост, из перспективе садржаја енергије, биодизел гориво садржи велику количину кисеоника, тако да производе ниже енергетске вредности у односу на њихову масу (у јединицама МЈ / кг). Биодизел горива имају око 10 процената нижи удио енергије у маси. На пример, Б100 има енергетски садржај 119,550 Бту / гал.
Други начин мерења колико енергије користи гориво је енергетски биланс, који за биодизел износи 4,56. То значи да биодизел гориво производи 4,56 јединица енергије за сваку јединицу фосилне енергије коју користе. Друга горива спајају више енергије, попут Б20, мешавине дизела и горива из биомасе. Ово гориво има око 99 процената енергије једног галона дизела или 109 процената енергије једног галона бензина.
Постоје алтернативне методе за одређивање ефикасности топлоте коју емитује биомаса уопште. Научници и инжињери који проучавају биомасу користе методу калориметра бомбе за мерење топлоте ослобођене сагоревањем која се преноси или у ваздух или у воду који окружује контејнер. Из овога можете одредити ХХВ за биомасу.