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【种花家务·物理】2-2-07燃料的燃烧值『数理化自学丛书6677版』

2023-06-16 11:44 作者:山嵓  | 我要投稿

 【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』,此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版,并于1977年正式再版的基础自学教材,本系列丛书共包含17本,层次大致相当于如今的初高中水平,其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材,很多概念已经与如今迥异,因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外,黑字是教材原文,彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版,即80年代的改开版,改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容,直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版,首先是因为6677版保留了很多古早知识,让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小,即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材,不该被埋没在故纸堆中,是故才打算利用业余时间,将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。  

第二章热和功

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿;功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳;热量的单位卡路里等于4.186焦耳。另外这套老教材中的力的单位常用公斤,如今是不允许的,力是不能使用公斤为单位的。】 

§2-7燃料的燃烧值

【】能够在炉灶里燃烧并且可以从自然界中大量获得的物质,统称为燃料。燃料可以是固体、液体或气体。固体燃料有烟煤、无烟煤、褐煤、泥煤、木柴、木炭等,液体燃料有石油以及它加工后的产品,气体燃料有沼气和各种煤气等。

【】燃料燃烧时释放出的大量能量(化学能)是通过热传递的方式传给别的物体,使它们的温度升高。因此,一般就说,燃料燃烧时放出热量。为了比较各种燃料的发热本领,必须知道一定质量(例如1公斤)的某种燃料完全燃烧时所放出的热量。

【】1公斤的某种燃料完全燃烧时所放出的热量,叫做这种燃料的燃烧值

【】为了比较时方便起见,在实际计算中,将各种燃料折合成标准燃料。标准燃料的燃烧值定为7000千卡/公斤。例如,1公斤的泥煤折合半公斤的标准燃料。

【】用 q 表示某种燃料的燃烧值,那末质量是 m 公斤的这种燃料燃烧时放出的热量是:Q=qm  。

【】科学研究证明,任何燃料中所含有的化学能都是由太阳的能量转化而来的。

燃烧装置的效率

【】在各种燃烧装置中,燃料燃烧时所放出的热量,并不是能够完全用于有效的目的。例如,在汽车发动机中,只有21%的热量用来做有用功,还有79%的热量都散失到周围空气中去了。为了比较各种燃烧装置工作的情况,需要知道它们的效率。

【】有用的热量跟然料完全燃烧时所放出的总热量之比,叫做燃烧装置的效率,它用百分数来表示。

【】如果有用的热量是 Q₁,燃料完全燃烧时所放出的热量是 Q,那么燃烧装置的效率是%5Ceta%20%3D%5Cfrac%7BQ_1%7D%7BQ%7D%20100%EF%BC%85  。

例7.燃烧200克的煤油可以烧开200的水11公斤,求煤油炉的效率。

【解】按题意:

%E6%B0%B4%5Cbegin%7Bcases%7D%20%0Am_1%3D11%E5%85%AC%E6%96%A4%5C%5C%0Ac_1%3D1%E5%8D%83%E5%8D%A1%2F%E5%85%AC%E6%96%A4%C2%B7%E5%BA%A6%5C%5C%0A%E5%88%9D%E6%B8%A9%E5%BA%A6t_1%3D20%C2%B0C%5C%5C%0A%E6%9C%AB%E6%B8%A9%E5%BA%A6t_2%3D100%C2%B0C%0A%5Cend%7Bcases%7D%5Cquad%0A%E7%85%A4%E6%B2%B9%5Cbegin%7Bcases%7D%20%0Am%3D0.2%E5%85%AC%E6%96%A4%5C%5C%0Aq%3D11000%E5%8D%83%E5%8D%A1%2F%E5%85%AC%E6%96%A4%0A%5Cend%7Bcases%7D

        有效的热量(烧开20℃、11公斤水所需的热量)Q₁=c₁m₁(t₂-t₁),

        煤油燃烧时放出的热量 Q=qm,

        煤油炉的效率

        %5Cbegin%7Beqnarray%7D%5Ceta%26%26%3D%20%5Cfrac%7BQ_1%7D%7BQ%7D%20%3D%5Cfrac%7Bc_1m_1(t_2-t_1)%7D%7Bqm%7D%20%3D%5Cfrac%7B1%C3%9711%C3%97(100-20)%7D%7B11000%C3%970.2%7D%20%5C%5C%26%26%3D%5Cfrac%7B880%7D%7B2200%7D%3D0.4%3D40%EF%BC%85%5Cquad%E3%80%82%20%5Cend%7Beqnarray%7D

例8.煤油炉的效率为40%,用它来把5公斤的水烧开,水装在质量为2公斤的铜锅里,水和锅的初温度是10℃,试问要用掉多少煤油?

【解】按题意:

%E6%B0%B4%5Cbegin%7Bcases%7D%20%0Am_1%3D5%E5%85%AC%E6%96%A4%5C%5C%0Ac_1%3D1%E5%8D%83%E5%8D%A1%2F%E5%85%AC%E6%96%A4%C2%B7%E5%BA%A6%5C%5C%0A%5Cend%7Bcases%7D%5Cquad%0A%E7%85%A4%E6%B2%B9%5Cbegin%7Bcases%7D%20%0Am_2%3D2%E5%85%AC%E6%96%A4%5C%5C%0Ac_2%3D0.09%E5%8D%83%E5%8D%A1%2F%E5%85%AC%E6%96%A4%C2%B7%E5%BA%A6%0A%5Cend%7Bcases%7D

【山注||  原书此处c₁、c₂的单位是千卡/公斤,但我怀疑是印刷错误,故改成千卡/公斤·度】

        水和铜锅的初温度=10℃,

        水和铜锅的末温度=100℃,

        煤油 q=11,000千卡/公斤,η=40%=0.4。

        水吸收的热量 Q₁=c₁m₁(t-t₁),

        铜锅吸收的热量Q=c₂m₂(t-t₁),

        燃料燃烧时放出的热量 Q=qm,

        有效的热量 Q₁=Q·η=qm·η,

        列出热平衡方程式

%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0AQ_1%26%26%3DQ_%E6%B0%B4%2BQ_%E9%94%85%5C%5C%0Aqm%C2%B7%5Ceta%20%26%26%3Dc_1m_1(t-t_1)%2Bc_2m_2(t-t_1)%5C%5C%0Aqm%C2%B7%5Ceta%20%26%26%3D(c_1m_1%2Bc_2m_2)(t-t_1)%5C%5C%0A%5Cend%7Beqnarray%7D

%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0A%E2%88%B4%5Cquad%20m%26%26%3D%5Cfrac%7B%20(c_1m_1%2Bc_2m_2)(t-t_1)%7D%7Bq%C2%B7%5Ceta%20%7D%5C%5C%0A%26%26%3D%5Cfrac%7B(1%5Ctimes5%2B0.09%5Ctimes2)%5Ctimes(100-10)%20%7D%7B11000%5Ctimes0.4%7D%20%5C%5C%0A%26%26%3D0.106%E5%85%AC%E6%96%A4%EF%BC%88%E6%88%96%E6%B6%88%E8%80%97%E7%85%A4%E6%B2%B90.212%E6%96%A4%EF%BC%89%E3%80%82%0A%5Cend%7Beqnarray%7D

习题2-7

1、什么叫做燃料?它有哪些形式?各举例说明。

2、什么叫做燃料的燃烧值?它的单位是什么?

3、什么叫做标准撚料?

4、什么叫做燃烧装置的效率?

5、为了得到2750千卡的热量,需要消耗多少煤油?【0.25公斤】

6、在效率为40%的煤油炉中烧掉0.2公斤的煤油,问能烧开多少20°C 的水?【11公斤】

7、在煤油炉上烧开4.4升10℃ 的水,用去90克煤油,求煤油炉的效率?【40%】

8、效率是40%的煤油炉,每分钟烧去2.8克煤油。问要多少时间才能烧开2.5升8°C 的水?【18.7分钟】

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