Damian Gut

gr. K rok IIIb

Sprawozdanie z zajęć laboratoryjnych

Temat: Wyznaczanie ciepła spalania paliwa stałego.

Cel ćwiczenia: Określenie ciepła spalania paliwa stałego kwasu benzoesowego poprzez spalenie go w bombie kalorymetrycznej.

Ciepło spalania to ilość energii, która ulega wyzwoleniu podczas spalenia danej substancji. Jeżeli produktem spalania jest para wodna, do ciepła spalania wchodzi również ciepło kondensacji pary wodnej. Oczywiście zakładamy, że spali się całe paliwo (spalanie całkowite) i że spalanie jest zupełne (tzn. w spalinach nie ma palnych substancji). Gdy rozpatrywana jest wartość opałowa, mamy do czynienia z tą samą ilością energii, ale już skraplania pary wodnej nie uwzględniamy. Ponieważ są to wielkości podobne pod względem definicji, ale dość różne liczbowo, ważne jest zwracanie uwagę przy wszelkich tabelkach czy zestawieniach na to, która wielkość jest podawana. Jeżeli dane są obie wielkości, a nie wiadomo, z której należy skorzystać, trzeba dowiedzieć się, jaką temperaturę będą mieć spaliny po opuszczeniu urządzenia. Jeżeli poniżej 100°C, wtedy można zakładać, że w urządzeniu para wodna ze spalin się skropli (jak jest to np. w kotłach kondensacyjnych) i obowiązującą wielkością będzie ciepło spalania. Jeżeli ta temperatura jest wyższa (np. w silnikach spalinowych), należy skorzystać z wartości opałowej.

Analiza danych uzyskanych na zajęciach:

1. Schemat stanowiska:

Cykl:

0 - Włączenie kalorymetru i ustabilizowanie temperatury wewnątrz kalorymetru

1 - Przedział wstępny - rejestracja temperatury T1 i odmierzenie pewnego odcinka czasu

przed zainicjowaniem reakcji

2 - Przedział główny - rejestracja temperatury T2 i zapłon próbki w bombie kalorymetrycznej.

3 - Przedział końcowy - rejestracja temperatury T3 (kiedy funkcja jest liniowa, lub

maksymalnej).

4 - Rejestracja temperatury T4 i zakończenie pracy.

2.Dane:

M_dp= 0,0071g – początkowa masa drucika

M_dk=0,0013g- końcowa masa drucika

M_p=1,26065- masa paliwa

T₁=20,348^◦C

T₂=20,420^◦C

T₃=22,985^◦C

T₄=22,984^◦C

Q_sd=6698,9 kJ/kg – ciepło spalania drucika

x=13

Q_st=26493,37 kJ/kg ciepło spalania (wartość tablicowa)

S=1337 J/K

Wzory do obliczeń:

Q_s=$\frac{S*\left( T_{3} - T_{2} - k \right) - Q_{d}}{M_{p}}$ [kJ/kg] - ciepło spalania paliwa

k=$0,5*\left( \frac{T_{2} - T_{1}}{5} + \frac{T_{4} - T_{3}}{5} \right) + (x - 1)$*$\frac{T_{4} - T_{3}}{5}$ [K] - poprawka na wymianę ciepła kalorymetru z otoczeniem

Q_d=Q_sd*∆M_d [J]

∆M_d=M_dp-M_dk [g] -ubytek masy drucika

- błąd pomiaru

Obliczenia:

k=$0,5*\left( \frac{20,420 - 20,348}{5} + \frac{22,984 - 22,985}{5} \right) + (13 - 1)$*$\frac{22,984 - 22,985}{5}$= 0,0047 K

∆M_d=0,0071-0,0013=0,0058 g

Q_d=6698,9*0,0058=38,85 J

Q_s=$\frac{13337*\left( 22,985 - 20,420 - 0,0047 \right) - 38,85}{1,26065}$=27055,78 kJ/kg

%

Wnioski:

Przyczyną niedokładności pomiaru są przede wszystkim urządzenia oraz nieumiejętność studentów w posługiwaniu się nimi. Po przez użycie dokładniejszej aparatury można zmniejszyć błąd pomiaru.

Wyniki uzyskane na zajęciach wskazują na to, że ćwiczenie zostało wykonane poprawnie ponieważ błąd względny jest stosunkowo nie duży.