Ciepło spalania
Ciepło spalania to ilość energii wydobywanej z substancji podczas jej spalania w określonych warunkach. Używa się go w technice cieplnej do określenia wartości opałowej paliw oraz w termochemii do obliczania wartości ciepła reakcji chemicznych opartych na ciepłach spalania substratów i produktów.
Technika cieplna
W technice cieplnej wyróżniamy ciepło całkowite i ciepło spalania jednostki masy paliwa lub jednostki objętości. Spalanie przeprowadzane jest w bombie kalorymetrycznej, a produkty spalania schładzane są do temperatury początkowej, co pozwala na dokładne pomiary. Wyniki wyrażane są w jednostkach J/kg lub J/Nm³.
Termochemia
W termochemii ciepło spalania związków chemicznych jest powiązane z postępem reakcji. Wyróżniamy ciepło spalania w stałej objętości oraz pod stałym ciśnieniem:
- Ciepło w stałej objętości (Qv): Gdy temperatura i objętość są stałe, a nie wykonuje się innej pracy.
- Ciepło pod stałym ciśnieniem (Qp): Gdy temperatura i ciśnienie są stałe, a praca wykonana to zmiana objętości.
Przykłady i zastosowania entalpii spalania
Pomiary entalpii spalania czystych związków chemicznych są kluczowe dla obliczeń ciepła reakcji chemicznych. Zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki, ciepło reakcji oblicza się na podstawie różnicy pomiędzy sumą ciepeł spalania produktów a sumą ciepeł spalania substratów. Przykładem jest synteza metanolu z wodoru i tlenku węgla, przy użyciu znanych wartości entalpii spalania. Można również obliczyć entalpię reakcji syntezy metanu z grafitu i wodoru, stosując prawo Hessa.
W przypadku braku pomiarów entalpii spalania niektórych węglowodorów, można stosować założenie o addytywności, co pozwala na obliczenia na podstawie znanych wartości dla homologicznych związków alkanów. W bardziej złożonych sytuacjach, z heteroatomami w reagentach, konieczne jest dokładne określenie stanów końcowych produktów spalania.
Podsumowanie
Ciepło spalania jest istotnym parametrem w technice cieplnej i termochemii, umożliwiającym obliczenia energetyczne w reakcjach chemicznych. Dzięki pomiarom entalpii spalania, można efektywnie przewidywać ciepła reakcji i właściwości paliw.
