Удельная теплота сгорания топлива: объяснение и задачи по физике 8 класса

Удельная теплота сгорания топлива в 8 классе — величина q, которая показывает, сколько энергии выделяется при полном сгорании одного килограмма топлива. Она считается по формуле Q = q·m. Ниже: что стоит за буквой q, почему дрова и бензин не равны и как решить типовую задачу.

Суть простыми словами

Положи в печь полено, а потом столько же угля по массе: угля жара даст больше. Топливо — это «запас энергии в упаковке»: при горении атомы перестраиваются в молекулы с меньшей энергией, и разница выходит в виде тепла. Но запас у разных видов топлива разный, и эту «калорийность» характеризует удельная теплота сгорания q.

Определение. Удельная теплота сгорания топлива — это количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива. Единица — Дж/кг. Чаще встречаются мегаджоули на килограмм: 1 МДж = 10⁶ Дж.

Формула: Q = q · m, где Q — выделившаяся теплота (Дж), m — масса сгоревшего топлива (кг), q — из таблицы. Чем больше q, тем выгоднее топливо по энергии. Бензин и керосин (4,6·10⁷ Дж/кг) «калорийнее» спирта (2,9·10⁷ Дж/кг) и тем более дров. Природный газ в учебной таблице почти как бензин, а вот водород — в разы выше. В некоторых таблицах для газа q дают на кубометр, смотри на единицу.

Важная оговорка про «полное сгорание». Если топливо сгорело не полностью или часть тепла ушла в трубу, получить придётся меньше. Полезную долю описывает КПД установки: η = Q полезная / Q выделившаяся. Именно с КПД часто идёт вторая часть задачи: «сколько воды нагреют».

Разобранная задача. Сколько теплоты выделится при полном сгорании 2 кг каменного угля? Удельная теплота сгорания угля q = 2,7·10⁷ Дж/кг (в задаче значение дано, а в твоём варианте возьми его из таблицы). Q = q·m = 2,7·10⁷ · 2 = 5,4·10⁷ Дж = 54 МДж. Ответ: 54 МДж. Чтобы почувствовать масштаб: энергии хватило бы нагреть примерно 170 кг воды на 75 °C, если бы вся она шла на нагрев, а в реальной печи полезная доля меньше.

Где встречается на экзамене

В кодификаторе ОГЭ 2027 есть отдельный элемент 2.13 «Внутренняя энергия сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива». По спецификации такой расчёт может попасть в задание 8: оно целиком про тепловые явления. Ещё он встречается в расчётных задачах 20–22, где топливо греет воду. В справочных данных демо 2027 есть q трёх видов топлива: спирт 2,9·10⁷, керосин и бензин по 4,6·10⁷ Дж/кг. Значения для угля, дров или газа, если они нужны, дают прямо в условии.

Где ошибаются

1. Путают q с c. c — теплоёмкость, нагрев на 1 °C; q — энергия от сгорания 1 кг. Формулы разные: Q = cmΔt и Q = qm.
2. Забывают перевести граммы. 500 г угля — это 0,5 кг. Если подставить 500, ответ вырастет в 1000 раз.
3. Теряют порядок степени. 2,7·10⁷ · 2 = 5,4·10⁷, а не 5,4·10⁸. Записывай степень отдельно.
4. Считают, что вся теплота идёт на нужное дело. Если дан КПД, то полезная энергия равна η·Q, и её, а не Q, приравнивают к Q = cmΔt.
5. Берут q другого топлива. В таблице спирт, керосин и бензин стоят подряд, и глаз цепляется за соседнюю строку: у спирта q заметно меньше.

Шпаргалка за 30 секунд

Следующий шаг: перейди к тепловым двигателям, где топливо превращают в работу, а потренироваться на задачах можно в сборнике задач по физике 8 класса. Задачу «сколько дров нужно, чтобы вскипятить воду» с КПД печи удобно один раз решить с преподавателем на пробном занятии по физике.