Vypracovala: Jana Zárecká

 

 

Výhrevnosť

 

Pri spaľovaní a horení rôznych látok sa uvoľňuje teplo. Vieme, že teplo je energia.

Energiu, ktorú získame spálením rôznych látok (palív), charakterizujeme veličinou, ktorú nazývame výhrevnosť paliva a označujeme H. Pri spaľovaní sa z paliva uvoľňuje energia viazaná v jeho hmote.

Vypočítame ju ako podiel tepla Q, ktoré palivo pri svojom horení odovzdá svojmu okoliu pri dokonalom spálení a hmotnosti paliva m. Dokonale je palivo spálené vtedy, keď teplota spalín klesne na pôvodnú hodnotu.

 

H = Q / m

 

Základnou jednotkou výhrevnosti je J / kg. V praxi sa často udáva výhrevnosť v odvodených jednotkách ako sú kJ / kg alebo MJ / kg.

 

V tabuľkách môžeme nájsť hodnoty výhrevnosti niektorých palív.

Napríklad:

palivo

čierne uhlie

hnedé uhlie

nafta

petrolej

zemný plyn

výhrevnosť kj/kg

26 000

19 000

44 000

42 000

46 000

 

 

Príklad:

 

Vypočítajte, koľko kg petroleja treba na ohriatie 20 l vody z 25°C na 100°C. Predpokladáme, že nedochádza k žiadnym únikom tepla.

 

Riešenie:

 

V vody = 20 l, z toho vyplýva m = 20 kg

t1 = 25°C, t2 = 100°C, c vody = 4, 2 kJ/ kg °C

H = 42 000 kJ/kg

Na ohriatie vody potrebujeme teplo, ktoré vypočítame podľa vzorca Q = m . c . (t2 – t1)

 

Toto teplo získame spálením petroleja s danou výhrevnosťou H = Q / m, z toho úpravou dostaneme Q = H . m.

H . m paliva = m vody . c vody . (t2 – t1)

Dosadením dostaneme

42 000 . m = 20 . 4,2 . 75

42 000 . m = 6 300

m = 6 300 : 42 000

m = 0,15 kg

Na ohriatie vody potrebujeme 0,15 kg petroleja.

 

 

Účinnosť

 

Každý stroj, spotrebič alebo zariadenie potrebuje k tomu, aby pracoval, energiu. V skutočnosti len časť tejto energie využije na prácu. Časť energie sa mení na taký druh, ktorý „nepotrebujeme“. Napríklad vysávač je určený na mechanickú prácu, ale pri práci sa aj ohrieva. Čiže časť dodanej energie sa mení na teplo a len časť na prácu. Pri ohrievaní jedla v nádobe sa ohrieva nielen jedlo ale aj nádoba a okolitý vzduch. Z týchto dôvodov charakterizujeme skutočné premeny energie pomocou veličiny účinnosť, ktorú označujeme gréckym písmenom η.

 

Účinnosť vypočítame ako podiel výkonu a príkonu (podiel „energie, ktorú premení zariadenie na prácu k energii, ktorú mu musíme dodať“).

 

η =\frac{P}{Po} alebo \frac{W}{Wo} alebo \frac{Q}{Qo}

 

Ak chceme určiť účinnosť v %, vypočítaný podiel vynásobíme číslom 100.

 

Príklad:

 

Elektrická rýchlovarná kanvica má príkon 1900 W. Dáme do nej zohriať 0,5 litra vody teploty 20°C na 100°. Voda sa ohreje za 50 sekúnd. Aká je účinnosť kanvice pri ohrievaní vody,

 

Riešenie:

 

P kanvice = 1900 W

V vody = 0,5 l, z toho vyplýva hmotnosť vody m = 0,5 kg

t1 = 20 °C, t2 = 100 °C, T = 50 s, c = 4,2 kJ/kg°C

 

Aby sa voda zohriala na požadovanú teplotu musí prijať teplo, ktoré vypočítame

 

Q = m . c . (t2 – t1)

Q = 0,5kg . 4,2 kJ/kg°C . (100°C – 20°C)

Q = 168 kJ = 168000 J

 

V kanvici sa za 50 sekúnd vyvinie teplo, ktoré vypočítame

 

Q = P . T

Q = 1900 W . 90 s

Q = 171000 J

 

Účinnosť vypočítame ako podiel tepla, ktoré potrebujeme na ohriatie vody a tepla, ktoré vyvinie kanvica.

 

η =\frac{Q}{Qo} =\frac{168000J}{171000J} = 0,982

 

Ak chceme určiť účinnosť v percentách, vynásobíme vypočítanú hodnotu číslom 100.

 

η = 0,982 . 100 = 98,2 %

 

Účinnosť rýchlovarnej kanvice je pri ohrievaní danej vody 98, 2 %.

 

 

Úlohy:

 

1. Čo udáva výhrevnosť paliva?

2. Čo udáva účinnosť?

 

 

Použitá literatúra:

 

Fyzika pre 9. ročník základných škôl