燃料燃燒時(shí),燃料的什么能轉(zhuǎn)化為什么能
燃料燃燒時(shí),燃料的什么能轉(zhuǎn)化為什么能
燃料燃燒時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
1.內(nèi)能是由物體或幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)中所有微觀粒子的總能量。
內(nèi)能常以符號(hào)U表示,U有能量的量綱,國(guó)際單位是焦耳。
根據(jù)熱力學(xué)第一定律,內(nèi)能是一個(gè)態(tài)函數(shù)。同時(shí),內(nèi)能是一個(gè)廣泛的物理量,也就是說(shuō),兩部分的總內(nèi)能等于各自的內(nèi)能之和。內(nèi)能通常是指熱力學(xué)系統(tǒng)中構(gòu)成一個(gè)物體的所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能之和。
2.內(nèi)能是物體和系統(tǒng)的固有屬性,即所有物體或系統(tǒng)都具有內(nèi)能,無(wú)論外界是否存在,外界是否對(duì)系統(tǒng)有影響。
內(nèi)能是一種廣量,即在其他因素不變的情況下,內(nèi)能的大小與物質(zhì)的量(數(shù)量或質(zhì)量)成正比。
3.當(dāng)系統(tǒng)從原來(lái)的平衡態(tài)變化到另一個(gè)新的平衡態(tài)時(shí),內(nèi)能的變化只取決于變化前后的系統(tǒng)狀態(tài),與變化是如何發(fā)生的,變化是如何經(jīng)歷一個(gè)曲折的過(guò)程無(wú)關(guān)。
燃料在燃燒過(guò)程中將什么能轉(zhuǎn)化為什么能
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能是一種放熱發(fā)光的化學(xué)反應(yīng),其反應(yīng)過(guò)程極其復(fù)雜。自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是燃燒反應(yīng)的本質(zhì),光和熱是燃燒過(guò)程中發(fā)生的物理現(xiàn)象。可燃材料與氧氣或空氣的快速放熱和發(fā)光氧化反應(yīng)以火焰的形式發(fā)生。
煤、石油和天然氣的燃燒是國(guó)民經(jīng)濟(jì)所有部門熱能的主要來(lái)源。
近段時(shí)間能源需求的激增和航天技術(shù)的飛速發(fā)展,促進(jìn)了流體力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和傳熱傳質(zhì)學(xué)的結(jié)合,使燃燒學(xué)科得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。另一方面,以消除燃燒為目的的防火技術(shù)的發(fā)展也促進(jìn)了燃燒理論的研究。在燃燒過(guò)程中,燃料、氧氣和燃燒產(chǎn)物之間進(jìn)行動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的傳遞,形成具有多組分濃度梯度和非等溫兩相流的復(fù)雜火焰結(jié)構(gòu)。火焰中的這些轉(zhuǎn)移是通過(guò)層流分子轉(zhuǎn)移或湍流膠束轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的,而工業(yè)燃燒裝置主要是湍流膠束轉(zhuǎn)移。從流體力學(xué)角度研究燃燒過(guò)程,探索燃燒室內(nèi)速度、濃度、溫度分布規(guī)律及其相互作用,是一項(xiàng)重要內(nèi)容。
由于燃燒過(guò)程的復(fù)雜性,實(shí)驗(yàn)技術(shù)是討論燃燒工程的主要手段。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的計(jì)算燃燒,通過(guò)建立燃燒過(guò)程的物理模型,數(shù)值求解動(dòng)量、能量、化學(xué)反應(yīng)等微分方程,從而在燃燒設(shè)備內(nèi)的流場(chǎng)、燃料點(diǎn)火和燃燒傳熱過(guò)程、火焰穩(wěn)定性等工程問(wèn)題的研究和開(kāi)發(fā)上取得了明顯的進(jìn)展。當(dāng)它著火時(shí),可燃材料開(kāi)始燃燒。
可燃物必須有一定的初始能量,達(dá)到一定的溫度和濃度,才能產(chǎn)生足夠快的反應(yīng)速度而著火。大多數(shù)均勻可燃?xì)怏w的燃燒是連鎖反應(yīng),其中活性物質(zhì)的濃度起主要作用。如果鏈生成速度超過(guò)鏈終止速度,活性中間體的濃度會(huì)不斷增加,積累一段時(shí)間(誘導(dǎo)期)后會(huì)自動(dòng)著火或爆炸。
著火溫度不僅與可燃混合物的特性有關(guān),還與周圍環(huán)境的溫度和壓力、反應(yīng)容器的形狀和大小等外界散熱條件有關(guān)。當(dāng)氧化釋放的熱量超過(guò)系統(tǒng)損失的熱量時(shí),燃料會(huì)迅速升溫并著火。這種與流動(dòng)和傳熱密切相關(guān)的點(diǎn)火稱為熱點(diǎn)火,是燃燒設(shè)備中大多數(shù)燃料所經(jīng)歷的點(diǎn)火過(guò)程。
當(dāng)燃料活性強(qiáng),燃燒系統(tǒng)壓力高,散熱少時(shí),燃料的熱著火溫度會(huì)變低。根據(jù)行政長(zhǎng)官
火焰首先出現(xiàn)在著火部位,然后通過(guò)湍流混合和傳熱,火焰鋒面逐漸蔓延到整個(gè)可燃物。強(qiáng)制點(diǎn)火是由點(diǎn)火源加熱周圍的可燃?xì)怏w,所以點(diǎn)火溫度高于可燃物的自燃溫度。火焰與光和熱發(fā)生劇烈反應(yīng)的界面或空間稱為火焰,其亮度取決于可燃物質(zhì)的性質(zhì)。熱煙微弱,形成白色火焰。
如果燃燒區(qū)有固體顆粒(如碳黑),就會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的火焰?;鹧驿h面在可燃混合物中的傳播形成燃燒波。有兩種傳播燃燒波的方式。一種是正常燃燒,是通過(guò)傳熱提高未燃燒氣體的溫度而引起的,或者是由于活性中間物質(zhì)擴(kuò)散到未燃燒氣體中而引起的反應(yīng)而引起的燃燒。正常燃燒的典型火焰速度約為50 cm/s,常壓下火焰厚度為幾毫米,燃燒在燃燒波中完成。
普通燃燒設(shè)備和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒就屬于這一類。另一種是爆轟(也叫爆轟),由非常細(xì)的沖擊波傳播。波面兩側(cè)的壓力和溫度可以相差十倍甚至更多,使可燃物在激波后面的燃燒區(qū)迅速完成反應(yīng)。爆轟的傳播速度可達(dá)每秒25公里(氣體**)或每秒89公里(固體和***藥),因此具有很強(qiáng)的破壞力。
燃料燃燒時(shí),能量怎么轉(zhuǎn)化?
在燃料燃燒的過(guò)程中,燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。人類使用的大部分能量是從燃料中獲得的內(nèi)能。
能量不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空熄滅,即當(dāng)一個(gè)物體的總能量發(fā)生變化時(shí),另一個(gè)物體的總能量也會(huì)同時(shí)發(fā)生變化。
自然界的能量總量不變,這就是能量守恒定律。能量守恒定律是自然界最基本的定律之一,無(wú)論在哪里,它也是
不管是什么物體,微觀世界也好,宏觀世界也好,能量守恒定律總是適用的。(1)自然界中不同的能量形式與不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng):物體運(yùn)動(dòng)具有機(jī)械能、分子運(yùn)動(dòng)具有內(nèi)能、電荷的運(yùn)動(dòng)具有電能、原子核內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)具有原子能等等。(2)不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化:“摩擦生熱是通過(guò)克服摩擦做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;水壺中的水沸騰時(shí)水蒸氣對(duì)壺蓋做功將壺蓋頂起,表明內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;電流通過(guò)電熱絲做功可將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等等”。
這些實(shí)例說(shuō)明了不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化,且是通過(guò)做功來(lái)完成的這一轉(zhuǎn)化過(guò)程。(3)某種形式的能減少,一定有其他形式的能增加,且減少量和增加量一定相等.某個(gè)物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且減少量和增加量一定相等。
燃料燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____,摩擦生熱是______轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____.
燃料燃燒的過(guò)程是燃料在減少,所以它蘊(yùn)含的化學(xué)能減少,同時(shí)發(fā)熱,內(nèi)能增多,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能. 摩擦的過(guò)程是一個(gè)不斷運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,消耗掉了機(jī)械能,發(fā)熱,轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能. 故答案為:內(nèi);機(jī)械;內(nèi).
火箭上升時(shí)燃料燃燒釋放的什么能轉(zhuǎn)化為什么能
火箭上升時(shí),燃料燃燒釋放的化學(xué)能,使飛船平地托起,直沖云天,表示飛船的機(jī)械能在增加,即燃料燃燒釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為飛船的機(jī)械能;火箭采用液態(tài)氫作為火箭的燃料,原因是液態(tài)氫具有較高的熱值,完全燃燒相同質(zhì)量的氫時(shí),可以放出更多的熱量. 故答案為:機(jī)械;熱值.