зделай номер 3

Краткий ответ

а) При неполном сгорании топливо окисляется не полностью: часть его уходит в виде сажи, угарного газа и других продуктов. Заключённая в них химическая энергия не превращается в тепло, поэтому теплоты выделяется меньше. Полезной теплоты ещё меньше, потому что часть её теряется с горячими газами.

б) Потому что у разных видов топлива разная удельная теплота сгорания \(q\). Количество теплоты при сгорании \(Q = qm\), поэтому для одного и того же \(Q\) нужна разная масса: \(m = \dfrac{Q}{q}\).

Разбор

1. Полное и неполное сгорание

При полном сгорании всё топливо реагирует с кислородом до конца. Например, углерод превращается в \(CO_2\), водород — в \(H_2O\). Вся химическая энергия переходит во внутреннюю энергию продуктов, и мы получаем максимальное количество теплоты.

При неполном сгорании часть топлива не прореагировала или прореагировала частично — образуются \(CO\), сажа. Эта «недогоревшая» часть уносит с собой химическую энергию, которая не выделилась в виде тепла. Поэтому теплоты получается меньше. А полезной теплоты ещё меньше, потому что часть выделившегося тепла уходит с дымовыми газами.

2. Разная масса топлива

Каждое топливо характеризуется удельной теплотой сгорания \(q\) — это теплота, которая выделяется при полном сгорании \(1\ \text{кг}\) топлива.

Формула количества теплоты: \[ Q = qm \]

Чтобы получить заданное \(Q\), нужна масса: \[ m = \frac{Q}{q} \]

Чем больше \(q\), тем меньше масса топлива нужна. Например, у водорода \(q \approx 120\ \text{МДж/кг}\), у дров \(q \approx 10\ \text{МДж/кг}\). Чтобы получить \(120\ \text{МДж}\), водорода нужно \(1\ \text{кг}\), а дров — \(12\ \text{кг}\).

Проверка

Если подставить \(q\) и \(m\) в формулу \(Q = qm\), для обоих случаев получится одно и то же \(Q\). Значит, разная масса компенсирует разную удельную теплоту сгорания — всё сходится.