ОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ
В природе существует много горючих веществ, которые при сгорании выделяют тепло.
Однако, топливом можно считать лишь те горючие вещества, у которые обладают большой удельной теплотой сгорания, низкой температурой воспламенения. отсутствием вредных продуктов сгорания, широко распространены в природе, просты в добыче и транспортировке.
Чем больше выделяется тепла при сгорании топлива, тем лучше.
Разные виды топлива одинаковой массы при полном сгорании выделяют разное количество теплоты. Сравнить количества теплоты , выделившиеся при сгорании разных видов топлива можно,используя физическую величину - удельную теплоту сгорания.
Удельная тплота сгорания показывает, какое количество теплоты выделится при полном сгорании 1 кг данного топлива. Единица измерения удельной теплоты сгорания в системе СИ: [ q ] = 1 Дж/кг Расчетная формула для количества теплоты, выделившейся при полном сгорании топлива:
где Q - количество выделившейся теплоты ( Дж ),q - удельная теплота сгорания ( Дж/кг ),m - масса сгоревшего топлива ( кг )
ИНТЕРЕСНО
Растения ежегодно производят 300 000 000 000 т кислорода. А при старте одной лишь ракеты сжигается в качестве топлива от 100 т до 1000 т жидкого кислорода.
Можно ли получить холод при сжигании угля ?
Получение из угля не жара, а холода каждодневно осуществляется на заводах так называемого «сухого льда». Уголь сжигается в котлах, а образующейся дым очищается и содержащийся в нем углекислый газ улавливается щелочным раствором. Затем щелочной раствор нагревают и из него выделяется углекислый газ. Углекислый газ при последующем охлаждении и сжатии переводится в жидкое состояние под давлением 70 атм. Эта жидкая углекислота в толстостенных баллонах доставляется на заводы шипучих напитков. Она так холодна, чтобы может заморозить грунт, как делалось при сооружении метро.Для многих целей в промышленности и в медицине требуется углекислота в твердом виде – «сухой лед», который и получают при дальнейшем охлаждении углекислоты.
Самое горячее пламя получается при сгорании субнитрида углерода (C4N2), дающего при 1 атм. температуру 5261 K.
ЗАГЛЯНИ НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ
Что такое пламя, и как оно выглядит в невесомости. Как тушат огонь с помощью огня? Игрушечный автомобиль на водородном топливе. Опыт Фарадея. Пламя, отпечатанное на бумаге.
ПЛАМЯ СВЕЧИ
В пламени любого источника света имеется очень накаленная полоса, а в других частях теплота почти незаметна. Зажгите свечу и наблюдайте за фитилем. В пламени свечи легко различить отдельные полосы. Внизу вы увидите коричневую точку l, где свет почти не воспринимаем для глаза, а несколько выше синеватую часть m.
В синюю часть пламени кислород не проникает, и газы здесь не горят, оставаясь невоспламеняемыми. Это резервуар, питающий часть n, в которой газы подвергаются полному сгоранию. Вид этой полосы ярко красный. Часть n окружает полоса r, плохо видимая, но самая горячая из всех. Здесь происходит процесс полного сжигания углерода.
Глянцевая черная ткань
Почему одни ткани блестят, а другие — нет? Почему черный фетр с одной стороны выглядит глянцевым, а с другой — матовым, тусклым? Черные краски для стен бывают как глянцевые, так и матовые. Как черная поверхность может блестеть, если предмет черного цвета поглощает свет в видимом спектре?
Оказывается...Ткань блестит, если нити в ней расположены в правильном порядке параллельно друг другу и как бы образуют на поверхности ткани бороздки. Под определенными углами такая ткань довольно сильно отражает падающий на нее свет. Под другими углами это отражение слабее. Поэтому, когда ткань поворачивают в лучах света, она отражает то лучше, то хуже, иначе говоря, блестит. Наилучшее отражение наблюдается тогда, когда линия, перпендикулярная бороздкам ткани, делит пополам угол (является его биссектрисой) между падающим лучом света и лучом, отраженным от поверхности в направлении глаза наблюдателя.
Источник: «Физический фейерверк» Дж. Уокер
Вверх
class-fizika.ru
МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Кафедра:”ПРАДМ”.
Выполнил: Проверил:
МОСКВА 2006
СОДЕРЖАНИЕ:
1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 4
2. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЭ 7
3. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ 9
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 12
В топливных элементах химическая энергия топлива и окислителя, непрерывно подводимых к электродам, превращается непосредственно в электрическую энергию, в то время как в тепловых машинах процесс преобразования химической энергии протекает через несколько промежуточных стадий, в том числе через стадию образования теплоты (рис. 2). Выбор топлива и окислителя, подаваемых в ТЭ, определяется в первую очередь их электрохимической активностью (то есть скоростью реакций на электродах), стоимостью, возможностью легкого подвода реагента в ТЭ и отвода продуктов реакции из ТЭ. В качестве топлива в ТЭ обычно используется водород, реже СО или СН4, окислителем обычно является кислород воздуха. Рассмотрим для примера работу кислородно-водородного ТЭ с щелочным электролитом (раствором КОН).
Реакция окисления водорода
2Н2 + О2 = 2Н2О (1)
в ТЭ протекает через электроокисление водорода на аноде
2Н2 + 4ОН - 4е → 4Н2О (2)
и электровосстановление кислорода на катоде
О2 + 2Н2О + 4е → 4OH- (3)
Гидроксид-ионы двигаются в ионном проводнике (электролите) от катода к аноду, а электроны во внешней цепи – от анода к катоду. Суммируя уравнения реакций (2) и (3) получим уравнение реакции (1). Таким образом, в результате реакции (1) во внешней цепи протекает постоянный электрический ток, то есть происходит прямое преобразование химической энергии реакции (1) в электрическую.
Рис. 2. Ступени преобразования химической энергии традиционным и электрохимическим способами
Электродвижущую силу (ЭДС) ТЭ можно рассчитать по уравнениям химической термодинамики
(4)
где Eэ – ЭДС, Gх.р – изменение энергии Гиббса в результате протекания химической реакции, n – число электронов на молекулу реагента, F – постоянная Фарадея (96484 Кл/моль). Например, расчет по уравнению (4) для реакции (1) и воды в жидком состоянии при давлениях О2 и Н2, равных 100 кПа, дает значение Еэ 298 = 1,23 В.
Так как процесс преобразования энергии не имеет промежуточной стадии генерации теплоты (см. рис. 2), то для электрохимического способа нет ограничения цикла Карно и теоретический КПД преобразования энергии можно рассчитать по уравнению
(5)
где Hх.р – изменение энтальпии в результате протекания химической реакции (тепловой эффект реакции). Например, КПД, рассчитанный по уравнению (5), равен ηт,298 – 1,0 для метана и ηт,298 = 0,94 для водорода.
Принципиальная схема ТЭ представлена на рис. 3. Топливные элементы, как и другие источники тока (гальванические элементы и аккумуляторы), состоят из анода, катода и ионного проводника (электролита) между ними. Основное отличие ТЭ от гальванических элементов заключается в том, что в ТЭ используются нерасходуемые электроды, поэтому ТЭ могут работать длительное время (до нескольких десятков тысяч часов). Реагенты в ТЭ поступают во время работы, а не закладываются заранее, как в гальванических элементах и аккумуляторах. В отличие от аккумуляторов ТЭ не требуют подзарядки. Реальный ТЭ имеет сложное строение по сравнению со схемой, представленной на рис. 3.
Рис. 3. Принципиальная схема ТЭ
Впервые о ТЭ в 1839 году сообщил английский исследователь Гроув, который при проведении электролиза воды обнаружил, что после отключения внешнего тока в ячейке генерируется постоянный ток. Однако работа Гроува тогда не могла быть реализована. Не удалось реализовать и идею известного физикохимика В. Оствальда (1894 год) о генерации электрической энергии в ТЭ, работающих на природных углях, а также изобретенного русским ученым П. Яблочковым (1887 год) водородно-кислородного ТЭ и результатов других исследований и изобретений. Интерес к ТЭ снова возродился в начале 50-х годов после публикации в 1947 году монографии российского ученого О. Давтяна, посвященной ТЭ [4]. Работы по ТЭ ведутся в США, Японии, Германии, России, Италии, Канаде, Голландии и других странах. Первое практическое применение ТЭ нашли на космических кораблях "Джемини", "Аполлон" и "Шаттл". В России была созданы ТЭ для корабля "Буран" [5]. Интерес к ТЭ снова повысился с конца 70-х – начала 80-х годов в связи с необходимостью разработки экологически чистых стационарных и транспортных энергоустановок.
studfiles.net
Другие рефераты
|Таллиннский Технический Университет | |Факультет химии | |KAKB17 | | | | | |РЕФЕРАТ | | |ДИСЦИПЛИНА: Экология и защита окружающей | | |среды | | |ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: Л. Пикков | | |ТЕМА: Могут ли восстанавливаемые виды энергии| | |полностью заменить фоссильные топлива? | | | | | |ИСПОЛНИТЕЛЬ: Ольга Левчук | | |№ ЗАЧЁТКИ: 020725 | | | | | | |Таллинн | |2002г. | С О Д Е Р Ж А Н И Е Введение 2 Глава 1. Причины перехода на возобновляемые источники энергии 2 Глава 2. Возможные источники энергии 4 2.1. Энергия воды 4 2.2. Солнечная энергия 5 2.3. Энергия ветра 6 2.4. Другие источники энергии (биомасса) 6 Заключение 7 Список использованных источников: 7 Введение В настоящее время проблема охраны природы и рационального использования её ресурсов приобрела огромное мировое значение. Человек осознает, что настало время позаботиться и о природе: она не может всё время отдавать, она не способна вынести нагрузки, которые от неё требует человек. Поэтому следует искать выходы из трудного положения, следует осмотреться и решить, что делать дальше. Сейчас перед человечеством встал глобальный вопрос, энергетический. Можно ли полностью заменить фоссильные топлива на восстанавливаемые виды энергии? Чтобы ответ звучал однозначно “Да” или “Нет” нужно взвесить все за и против. Итак найдём причины,согласно которым следует отказаться от использования фоссильных топлив. Глава 1. Причины перехода на возобновляемые источники энергии . Глобально-экологическая 1. Пользуясь ископаемыми источниками энергии, человек фактически расходует энергию Солнца, аккумулированную растительным миром нашей планеты в течение миллиардов лет. Запасы этих источников велики, но не безграничны. 2. Загрязнение. Выбросы твердых веществ, двуокиси серы, оксидом углерода, азота, углеводородов от промышленных предприятий составляют около 97% суммарных выбросов. Происходит загрязнение водных ресурсов сточными водами, загрязнение атмосферы в результате выделения пыли и газообразных веществ. При сжигании органического топлива вся его масса превращается в отходы, причем продукты сгорания в несколько раз превышают массу использованного топлива за счет включения кислорода и азота воздуха. Топливосжигающие установки ежегодно выбрасывают и атмосферу Земли более 200 млн.т окиси углерода, 50 млн.т различных углеводородов, 150 млн.т двуокиси серы, свыше 50 млн.т окислов азота, 250 млн.т мелко-дисперсных аэрозолей. Глобальное поступление в атмосферу углекислого газа от сжигания всех видов органического топлива оценивается в настоящее время к 20 млрд.т в год. В общем загрязнении атмосферы отходами производства теплоэнергетические выбросы вредных веществ составляют по пыли до 35%, двуокиси серы - до 50%, по окиси азота до 35%. 3. Происходят многие существенные изменения в ландшафтах. При добывании ископаемых создаются огромные насыпи пустой породы. При открытом, карьерном способе добывания полезных ископаемых много места занимает вскрыша. Объем перемещенной горной породы у крупных карьеров огромен. Так, в Советском Союзе при подготовке к эксплуатации Михайловского и Лебединского карьеров Курской магнитной аномалии было снято более 170 млн. м3 пород, перекрывающих железные руды. Из огромнейших котлованов площадью в несколько квадратных километров и глубиной более 100 м производилось ежедневное откачивание 120 тыс. м3 воды. Это привело к понижению уровня подземных вод во всем прилегающем районе. С течением времени большинство отвалов зарастает естественной растительностью, но сами выработанные карьеры остаются как «раны земли», их трудно использовать в хозяйственных целях. 4. Традиционная электроэнергетика начинается с горнорудной промышленности, с добычи топлива. Если говорить об энергетике угольной, то с шахт и разрезов. Гизрезы - тяжелые, обширные раны на поверхности земли. Они не только изымают из землепользования довольно обширные территории, которые заняты собственно разрезами и их отвалами, но и заметно отрицательно влияют на водный режим окружающих земель в радиусе нескольких десятках километров: сохнут колодцы, скудеет растительность, при формировании отвалов пород - повышается уровень грунтовых вод, появляется в окружающей местности контурное кольцо из озер и болот и т.д. 5. Добыча нефти и газа приводит к изменениям глубоко залегающих горизонтов геологической среды. При этом могут происходить необратимые деформации земной поверхности, значительно большие, чем при тектонических движениях земной коры. Например, оседание земной поверхности в районе Лонг-Бич (Калифорния) составило 8,8 м. Происходит нарушение растительного и почвенного покровов, загрязнение водной среды и атмосферы, развиваются эрозионные процессы. Весьма серьезные последствия могут вызвать аварии при разрыве трубопроводов и при проходке скважин. Так, на Губкинском месторождении на месте аварийной скважины образовалось озеро диаметром 600 м. 6. Происходит уничтожение структурного многообразия биосферы, гибель многих видов. Отмечается чрезмерное увеличение давления на биосферу человека, что ведет к серьезным нарушениям экологической стабильности. Использование человеком в своей хозяйственной деятельности преимущественно внутренних по отношению к биосфере источников энергии (органическое топливо) приводит к росту энтропии биосферы, нарушению экологических циклов двуокиси углерода, оксидов серы и азота, тепловому загрязнению и т.д. . Политическая: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы; . Экономическая: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную - постоянно растут; . Социальная: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, - всё это увеличивает социальную напряженность. . Эволюционно-историческая: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии. Глава 2. Возможные источники энергии Всё выше перечисленное явно указывает на то, что переход на возобнавляемые источники энергии неизбежен. Однако, чтобы судить о том, действительно ли фоссильные топлива полностью будут заменены и перейдёт ли человечество на чистые и безопасные источники энергии, нужно понять не только величину ущерба, приносимого добычей органических топлив, но нужно и оценить возможности человечества и не кидаться сразу в новую сферу, а обдумать всё: причины, о которых разговор шёл выше,последствия, а главное, выгоднее ли это, безопасно и чище ли это на сколько кажеться на первый взгляд. 2.1. Энергия воды Существует несколько источников, которыми мы можем назвать энергией воды. Горячие воды. Среди "нетрадиционных" возобновляемых источников энергии по объему использования в мире первое место занимает подземное тепло - геотермальные воды. В США суммарная мощность ГеоТЭС превышает 2 млн киловатт, это примерно полпроцента всех установленных мощностей электростанций страны. Еще около двух миллионов киловатт тепловой мощности используются напрямую - для теплоснабжения, обогрева парников и т.п. Филиппины уступают по абсолютным мощностям, но их доля в национальном производстве электроэнергии внушительна - 19%. На третьем месте Мексика - 700 МВт, т.е. 4%. По прямому использованию подземного тепла лидируют японцы - около пяти миллионов киловатт, что эквивалентно экономии двух с половиной миллионов 84 тонн условного топлива. Маленькая европейская страна Исландия полностью обеспечивает себя помидорами, яблоками и даже бананами. Многочисленные исландские теплицы получают энергию от тепла земли- других местных источников энергии в Ислан  скачать работу |
Другие рефераты
referat.resurs.kz
