La energía térmica y sus términos relacionados: Combustión y combustibles

Energía térmica y sus términos relacionados: Combustión y combustibles!

La energía térmica es la forma más común de energía que la humanidad ha podido utilizar. Generalmente se obtiene de la combustión. Cuando una sustancia se combina rápidamente con el oxígeno que proporciona calor (y luz), el fenómeno se llama combustión.

Así, la combustión implica la quema de una sustancia. Debe haber visto un trozo de papel o una astilla ardiendo (cuando se enciende) en el aire. De hecho, este es un ejemplo de una reacción química rápida entre la sustancia que se quema y el oxígeno del aire. Como resultado, los elementos contenidos en la sustancia que se está quemando forman sus óxidos. Esto se acompaña de la liberación de calor y luz.

Una sustancia que sufre combustión se dice que es combustible. Por ejemplo, la madera, el carbón, la gasolina, el diesel, el gas natural y el gas de petróleo son sustancias combustibles. Una sustancia que se quema para obtener calor (y luz) se llama combustible.

Por lo tanto, la madera, el carbón, la gasolina, el diesel, el queroseno, la cera, etc., son todos combustibles. Como todos estos contienen carbono en el estado libre o combinado, también se denominan combustibles basados ​​en carbono. El hidrógeno es un ejemplo de combustible no basado en carbono.

Partidario de la combustión:

Un partidario de la combustión es una sustancia cuya presencia es esencial para la combustión de otra sustancia. Para todas aquellas sustancias que se queman en el aire, el oxígeno es el partidario de la combustión. El dióxido de carbono generalmente se comporta como un no partidario de la combustión.

Realiza las siguientes actividades para entender esto.

1. El aire es un partidario de la combustión:

Enciende una vela y coloca un vaso invertido sobre ella. La vela deja de arder después de un tiempo. De hecho, la vela se quema solo mientras el oxígeno del aire esté presente en el vidrio invertido. Cuando todo el oxígeno del aire se agota, la vela se apaga.

2. El dióxido de carbono no es partidario de la combustión:

El dióxido de carbono se forma cuando la soda de lavado o bicarbonato de sodio se trata con un ácido, por ejemplo vinagre. Toma un poco de bicarbonato de sodio en una botella pequeña y agrégale un poco de vinagre. Encienda una vela y sostenga un pedazo de papel doblado en una posición inclinada, como se muestra en la Figura 7.2.

Mantenga la boca de la botella cerca del extremo superior del papel. Encontrarás que la vela deja de arder. Como el dióxido de carbono es más pesado que el aire, viaja por el papel doblado y alcanza la llama. Como el gas no soporta la combustión, la llama se extingue.

Temperatura de ignición:

La madera o el carbón son combustibles, pero ¿comienzan a quemarse por sí solos? No, tiene que calentarse con una llama y solo entonces comienza a arder. Pero una vez que comienza a arder, se produce tanto calor que se quema toda la madera o el carbón.

Un combustible comienza a quemarse solo cuando se calienta a una temperatura llamada temperatura de ignición. La temperatura a la que debe calentarse una sustancia antes de que se produzca la combustión se conoce como temperatura de ignición.

Comprenderá el significado de la temperatura de ignición al realizar la siguiente actividad.

Actividad:

Coloque un vaso de papel que contiene agua sobre una llama. El agua se calentará, pero la copa no se quemará. Esto se debe a que el agua quita el calor de la taza y no le permite alcanzar su temperatura de ignición.

Ahora, podemos entender fácilmente por qué

1. El fuego se extingue por el agua, y

2. Un tronco de madera tarda más tiempo en comenzar a quemarse que las virutas de madera cuando se calientan en una llama.

Cuando se vierte agua sobre una sustancia quemada, absorbe el calor de la sustancia. Como resultado, la temperatura de la sustancia cae por debajo de la temperatura de ignición y deja de arder.

Un tronco de madera tiene una masa enorme. Entonces, cuando lo calentamos con una llama, el calor que recibe el tronco se disipa a través de su masa. Y el registro tarda mucho tiempo en alcanzar la temperatura de ignición. Por otro lado, las virutas de madera, que tienen una masa mucho más pequeña, alcanzan la temperatura de ignición más fácilmente. Por lo tanto, un tronco o una pieza grande de madera tarda más tiempo que las virutas de madera para comenzar a quemarse.

Valor calorífico de un combustible:

La cantidad de calor emitido por una unidad de masa de un combustible en combustión completa en aire u oxígeno se conoce como el valor calorífico del combustible.

El término se deriva de 'caloría', que es una unidad de calor. En el Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI), sin embargo, el julio se utiliza como una unidad de energía. En este sistema, el valor calorífico de un combustible se expresa en kJ / g.

Tabla 7.1 Valores caloríficos de algunos combustibles:

Combustible

Valor calorífico (en kJ / g)

Madera

17

Carbón

25-33

Pastel de estiércol

6-8

Queroseno

48

Diesel

45

Gasolina

50

GLP

50

Biogás

35-40

Metano

55

Hidrógeno

150

El hidrógeno tiene el mayor valor calorífico. Sin embargo, es difícil de manejar en estado gaseoso ya que forma una mezcla explosiva con el aire. En estado líquido, se utiliza como combustible en naves espaciales.