Wartość opałowa W_d jest to ciepło spalania W_g pomniejszone o ciepło parowania wody wydzielonej z paliwa podczas jego spalania. Wartość opałową oblicza się doświadczalnie z ciepła spalania tj. ilości ciepła spalania w kcal / kg lub cal / g wydzielonego w bombie kalometrycznej pomniejszonego o ciepło skraplania się wody w paliwie, które uwalnia się w postaci pary.

Ciepło spalania W_g jest to ilość ciepła wyrażona w kcal / kg paliwa, wydzielona przy całkowitym spalaniu próbki paliwa w bombie kalometrycznej, mierzona po skropleniu się pary wodnej i po ochłodzeniu produktów spalania do temperatury początkowej substratów, pomniejszonej o ilość ciepła wydzielonego podczas syntezy i rozpuszczenia H₂SO₄ i HNO₃.

Zależność pomiędzy wartością opałową a ciepłem spalania można określić następująco:

W_g = W_d + r⋅f

gdzie: r - ciepło parowania wody

f - ilość kg H₂O zawartej w paliwie

Na podstawie pomiarów przy pomocy bomby kalometrycznej ciepło spalania można obliczyć:

K - wartość cieplna kalorymetu (cal / ^oC)

t₁ - najwyższa temperatura okresu głównego (^oC)

t - ostatnia temperatura okresu początkowego ( ^oC)

m - masa próbki (g)

p - poprawka temperatury wynikająca z wymiany ciepła układu kalometrycznego z

otoczeniem

Σ - suma ciepła uzyskana z efektów cieplnych nie związanych z ciepłem spalania

(ciepło spalania drutu oporowego, syntezy kwasu siarkowego i azotowego)

Ilość wydzielonego ciepła po spaleniu próbki badanego paliwa w wypełnionej tlenem bombie kalometrycznej znajduje się mierząc przyrost temperatury wody w naczyniu kalometrycznym, do którego wstawiona jest bomba.

Rys. 1 Przekrój bomby kalometrycznej:

30 - korpus bomby

31 - głowica

32 - zakrętka samouszczelniająca

33 - uszczelka gumowa głowicy

34 - pierścień dociskowy metalowy

35 - zawór zwrotny wlotowy

36 - zawór zwrotny wylotowy

37 - elektroda

38 - tygiel

39 - obsada tygla

40 - tulejki zaciskowe

41 - zatyczki

42 - osłona zaworu wylotowego

43 - rurka wlotowa

Rys. 2 Schemat zestawu kalometrycznego

PRZEBIEG ĆWICZENIA:

1. Zwarzyć próbkę sproszkowanego, uformowanego w postaci pastylki paliwa.

2. Podwiesić próbkę do uchwytów w głowicy bomby kalometrycznej wprowadzając drut oporowy pod tulejki zaciskowe elektrod.

3. Napełnić naczynie kalometryczne wodą destylowaną o temperaturze 1 - 1,5^oC niższej od temperatury płaszcza kalorymetru. Ilość wody powinna wynosić 2700 ml.

4. Wprowadzić do korpusu bomby za pomocą pipety 2 - 5 ml wody destylowanej.

5. Napełnić bombę tlenem do ciśnienia 25 kG / cm².

6. Tak przygotowaną bombę kalometryczną włożyć do naczynia kalometrycznego (bomba powinna być całkowicie zanurzona).

7. Połączyć bombę z przewodem elektrycznym za pomocą kołków kontaktowych.

8. Nakryć kalorymetr pokrywą dwudzielną umieszczając w naczyniu kalometrycznym termometr i mieszadło.

9. Włączyć zestaw do sieci.

10. Dokonać pomiaru temperatury (odczytując przez lupę wskazania termometru (8) z dokładnością do 0,005^oC) co 30 sekund w trzech etapach:

• Pierwszy etap składa się z 10-ciu odczytów, w czasie których następuje wyrównanie temperatury wody w naczyniu kalometrycznym.

• Drugi etap rozpocząć od spalenia próbki przez włączenie przycisku zapłonowego (22) (zapłon sygnalizuje czerwona lampka kontrolna (15)) i następnie dokonać 10-ciu odczytów temperatury.

• Etap trzeci, to dziesięć dalszych odczytów temperatury w odstępach co 30 sek.

11. Odczyty temperatury z trzech etapów wpisać do tabeli pomiarowej.

12. Po wykonaniu pomiarów należy: wyłączyć z sieci zestaw kalometryczny, wyjąć

termometr, wyjąć bombę kalometryczną, wypuścić z bomby kalometrycznej gazy

spalinowe i usunąć wodę z naczynia kalometrycznego.

OBLICZENIA:

k = 3185 cal / ^oC

p = 0,007 ^oC

Σe = 8,32 cal

t₁ = 23,68 ^oC

t = 21,61 ^oC

m = 984 mg = 984 ⋅ 10^-3 g

WNIOSKI

Podczas pierwszych odczytów z termometru temperatura wody minimalnie wzrosła. Po spaleniu próbki sproszkowanego paliwa temperatura wody podskoczyła o 0,79oC i do momentu 10-tego odczytu wzrosła do 23,68 oC. Różnica między pierwszym (21.53 oC), a ostatnim odczytem temperatury (23,78 oC) z trzeciego etapu pomiarów wynosi 2,19 oC. W końcowym efekcie ciepło spalania kwasu benzoesowego wyniosło Wg= 6669 cal/g.

---