Как найти теплоту сгорания метана

Расчет количества теплоты, теплового эффекта реакции

Вычисление количества теплоты реакции

Задача 61.
Дано термохимическое уравнение: Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂ + 858 кДж. Израсходовано 15 г магния, какое количество теплоты выделится в результате реакци?
Решение:
m(Mg) = 15 г;
∆H° = 858 кДж;
Q = ?

Запишем данные задачи в уравнение реакции, получим:

15 г                                х кДж
Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂; ∆H° 
24 г                                 -852 кДж

Рассчитаем какое количество теплоты выделится в результате реакци из пропорции, получим:

24 г Mg ——— -858 кДж
15 г Mg ——— х кДж

х = (15 ^. 852)/24 = -536,25 кДж.

Ответ: Q = -536,25 кДж.

Вычисление теплоты сгорания топлива на примере метана

Задача 62.
Определить теплоту сгорания одного кубометра (н.у.) метана СН₄ и пропана C₃Н₈. Считать, что в продуктах сгорания вода находится в виде пара. Какой из этих двух газов выгоднее использовать в качестве балонного газообразного топлива?
Решение:
∆H°СН₄(г) = -74,85 кДж/моль;
∆H°С₃Н₈(г) = –103,85 кДж/моль;
∆H°СО₂(г) = -393,51 кДж/моль;
∆H°Н₂О(пар) = -241,81 кДж/моль.
Теплота сгорания вещества (Q) – это тепловой эффект реакции окисления кислородом элементов, входящих в состав этого вещества до образования высших оксидов (CO₂(г), H₂O(ж)). 
Теплоту сгорания обычно относят к стандартному состоянию (р = = 101,3 кПа; Т = 298 К), одному молю топлива, и называют стандартной теплотой сгорания
Q_298,сгор. (кДж/моль). Для углеводородов и спиртов продуктами сгорания являются СО₂(газ) и Н₂О(ж).

а) Уравнение реакции горения метана:

CH₄(г) + 2O₂(г) → CO₂(г) + 2H₂O(пар) 

Расччитаем ∆H°х.р. химической реакции, используя следствие из закона Гесса, получим:

∆H°х.р. = ∑∆H°(прод.) — ∑∆H°(исходн.).
∆H°х.р. = [∆H°СО₂(г) + 2∆H°Н₂О(ж)] – ∆H°СН₄(г);
∆H°х.р. = [(-393,51)  + 2(-241,81)] — (-74,85) = -802,28 кДж/моль.

Определим теплоту сгорания одного кубометра (н.у.) метана СН₄, получим:

22,4 л : 802,28 кДж = 1000 л : х
х = (802,28 ^. 1000)/22,4 = 35816 кДж/м3 35,8 ^. 10^6 Дж/м³ = 35,8 МДж/м³.
q(CH₄) = 35,8 МДж/м³.

                                                  
б) Уравнение реакции горения пропана:

С₃Н₈(г) + 5О₂(г) = 3СО₂(г) + 4Н₂О(пар) + -2041,92 кДж/моль.

Расччитаем ∆H°х.р. химической реакции, используя следствие из закона Гесса, получим:

∆H°х.р. = ∑∆H°(прод.) — ∑∆H°(исходн.).
∆H°х.р. = [3∆H°СО₂(г) + 4∆H°Н₂О(ж)] – ∆H°С₃Н₈(г);
∆H°х.р. = [3(-393,51)  + 4(-241,81)] — (-103,85) = -2041,92 кДж/моль.

Определим теплоту сгорания одного кубометра (н.у.) пропана С₃Н₈, получим:

22,4 л : 2041,92 кДж = 1000 л : х
х = (2041,92 ^. 1000)/22,4 = 91157,14 кДж/м³ = 91 ^. 10^6 Дж/м³ = 91 МДж/м³.
q(C₃H₈) = 91 МДж/м³.

Отсюда

91 МДж/м³ > 35,8 МДж/м³; q(C₃H₈) >  q(CH₄).

Так как теплота сгорания одного кубометра (н.у.) пропана С₃Н₈ больше чем метана СН₄, то выгоднее использовать в качестве балонного газообразного топлива пропан, поэтому в баллонах используется пропан-бутановая смесь.
 

Вычисление изменения энергии Гббса процесса

Задача 63.
Вычислить изменения энергии Гиббса в стандартных условиях и определить, какие реакции можно использовать для получения металлов из их оксидов:
а) Fe₂О₃(к) + 2Al(к) = 2Fe(к) + Al₂O₃(к)
б) 3СаО(к) + 2Al(к) = 3Са (к) + Al₂O₃(к)
в) Cr₂O₃(к) + 2Al(к) = 2Cr(к) + Al₂O₃(к)
г) Fe₂O₃(к) + 2Cr(к) = 2Fe(к) + Cr₂O₃(к) 
Решение:
∆G°Fe₂O₃(к) = -740 кДж/моль;
∆G°СаО(к) = -471,93 кДж/моль;
∆G°Cr₂O₃(к) = -1059,0 кДж/моль;
∆G°Al₂O₃(к) = -1582,3 кДж/моль.
Для вычисления энергии Гиббса прямой реакции используются значения ∆G°₂₉₈ соответствующих веществ, приведённых в специальных таблицах. Зная, что ∆G°₂₉₈ есть функция состояния и, что ∆G°₂₉₈ для простых веществ, находящихся в устойчивом при стандартных условиях агрегатных состояниях, равны нулю. 
Для рассчета ∆G°х.р. используем выражение согласно следствию из закона Гесса:

∆G°х.р. = ∑∆G°(прод.) — ∑∆G°(исходн.).

Находим ∆G°₂₉₈ для приведенных реакций:

а) Fe₂О3(к) + 2 Al(к) = 2 Fe(к) + Al₂O₃(к)
∆G°х.р. = ∆G°Al₂O₃(к) — ∆G°Fe₂O₃(к) = (-1582,3) — (-740) = -842,3 кДж/моль.
Так как ∆G° < 0, то самопроизвольное протекание данного процесса при (н.у.) возможно, значит эту реакцию можно использовать для получения металлического железа.

б) 3СаО(к) + 2Al(к) = 3Са (к) + Al₂O₃(к)
∆G°х.р. = ∆G°Al₂O₃(к) — ∆G°СаО(к) = (-1582,3) — (-471,93) = -1110,37 кДж/моль. 
Так как ∆G° < 0, то самопроизвольное протекание данного процесса при (н.у.) возможно, значит эту реакцию можно использовать для получения металлического кальция.

в) Cr₂O₃(к) + 2Al(к) = 2Cr(к) + Al₂O₃(к)
∆G°х.р. = ∆G°Al₂O₃(к) — ∆G°Cr₂O₃(к) = (-1582,3) — (-1059,0) = -523,3 кДж/моль.
Так как ∆G° < 0, то самопроизвольное протекание данного процесса при (н.у.) возможно, значит эту реакцию можно использовать для получения металлического хрома.

г) Fe₂O₃(к) + 2Cr(к) = 2Fe(к) + Cr₂O₃(к)
∆G°х.р. = ∆G°Cr₂O₃(к) — ∆G°Fe₂O₃(к) = (-1059,0) — (-740) = -319 кДж/моль.
Так как ∆G° < 0, то самопроизвольное протекание данного процесса при (н.у.) возможно, значит эту реакцию можно использовать для получения металлического железа.

Выводы:
1) Приведенные реакции алюмотермии и хромотермии можно использовать для получения металлов из их оксидов, так как их изменения энергии Гиббса меньше нуля (∆G° < 0).

Вычисление теплового эффекта реакции

Задача 64.
Дано термохимическое уравнение реакции:
Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂ + H₂O — Q
При взаимодействии карбоната натрия с раствором соляной кислоты выделяется 350 кДж тепла. Сколько для этого необходимо карбоната натрия?
Решение:
По таблице находим стандартные значения энтальпий образования веществ, получим:
М(Na₂CO₃) = 106 г/моль;
∆H°HСl(р-р) = -166,7 кДж/моль;
∆H°Na₂CO₃(к) = -1129,43 кДж/моль;
∆H°NaСl(кр) = -441,41 кДж/моль;
∆H°Н₂О(ж) = -285,83 кДж/моль;
Q = -350 кДж;
m(Na₂CO₃) = ?
1. Расччитаем ∆H°х.р. химической реакции, используя следствие из закона Гесса, получим:

∆H°х.р. = ∑∆H°(прод.) — ∑∆H°(исходн.)
∆H°х.р. = [2∆H°NaСl(к) + ∆H°СО₂(г) + ∆H°Н₂О(ж)] – [∆H°Na₂CO₃(к) + 2∆H°HСl(р-р)];
∆H°х.р. = [2(-441,41) + (-393,51)  + (-285,83)] — [(-1129,43) — 2(-166,7)] = -39,13 кДж/моль.

2. Расччитаем массу необходимого карбоната натрия, получим: 

Термохимическое уравнение реакции будет иметь вид: 

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂ + H₂O; ∆H° = -39,13 кДж.

Запишем данные задачи в уравнение, получим: 

х г                                                                -39,13 кДж
Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂ + H₂O; ∆H°
106 г                                                           -350 кДж                   
Рассчитаем массу карбоната натрия, вступившего в реакцию с соляной кислотой из пропорции: 

106 г——  (-39,13 кДж)    
х г  ——-  (-350 кДж)
х = (106 ^. 350)/39,13 = 948 г.

Ответ: m(Na₂CO₃) = 948 г.

Задача 65.
При взаимодействии 40 мл 2 М раствора HCl с таким же количеством 2 М раствора NaOH температура реакционной смеси увеличилась на 13,7 К. Вычислите тепловой эффект реакции, если удельная теплоемкость воды равна 4,18 Дж/(г·К).
Решение:
∆t = 13,7 К;
V(HCl) = V(NaOH) = 40 мл = 0,04 л;
C_М(HCl) = С_М(NaOH) = 2 М;
ср(Н₂О) = 4,18 Дж/(г·К);
∆H°Н2О(ж) = -285,83 кДж/моль;
∆H°ОН- = -229,94 кДж/моль
∆H°T = ?
Уравнение реакции имеет вид:

NaOH + HCl = NaCl + H2O (молярная форма);
Na⁺ + OH^— + H⁺ + Cl^— = Na+ + Cl^— + H₂O (ионно-молекулярная форма);
OH^— + H⁺ = H₂O (сокращенная ионно-молекулярная форма).

Из молекулярного уравнения реакции следует, что исходные вещества и продукты реакции взаимодействуют в одинаковых эквивалентных отношениях, C_М(HCl) = С_М(NaOH). 
1. Рассчитаем количество моль HCl и NaOH, получим:

C_Мисх.(HCl) = С_Мисх.(NaOH) = [V(HCl) ^. CМ(HCl)]/1000 = (40 ^. 2)/1000 = 0,08 моль.

2. Находим стандартный тепловой эффект реакции нейтрализации в виде изменения энтальпии по известным теплотам образования по формуле:

∆H°х.р. = ∑∆H°(прод.) — ∑∆H°(исходн.).
∆H° = ∆H°Н₂О(ж) — ∆H°ОН^— = (-285,83) — (-229,94) = 55,89 кДж ≈ -55,9 кДж. 
∆H° любой реакции нейтрализации равен 55,9 кДж/моль.

3. Рассчитаем ∆H°х.р. при концентрации 0,08 моль, получим:

∆H°х.р. = ∆H° ^. C_Мисх. = 55,9 кДж/моль ^. 0,08 = -4,472 кДж = -4472 Дж.

4. Вычислим тепловой эффект реакции нейтрализации гидроксида натри соляной кислотой при изменении температуры на 13,7 К по формуле:

∆H°Т = ∆H°х.р. + ∆ср ^. ∆t, где

∆H°Т — тепловой эффектр реакции при изменении температуры; 
∆H°х.р. — тепловой эффект реакции при стандартных условиях;
∆ср — изменение удельной теплоемкости веществ в реакции;
∆t — изменение температуры реакции.

Тогда

∆H°Т = ∆H°х.р. + ∆ср ^. ∆t = -4472 Дж  + (4,18 ^.  13,7 К) = -4414,734 Дж = -4,414734 кДж ≈ -4,415 кДж.

Ответ: ∆H°Т ≈ -4,415 кДж. 

Использование энтальпии позволяет сократить объем справочных данных об энергетических параметрах реакций.
Представьте, что у вас есть 100 веществ. Вообще говоря, любое вещество/комбинация может переходить в любое другой вещество/комбинацию и тогда возможно  ~2¹⁰⁰~10¹⁰  реакций с энергетическими параметрами.

А теперь представьте, что химических веществ известно около 20 млн.!

Но можно реализовать другой подход. Для каждого из 100 этих веществ определить энергию образования из исходных простейший веществ Н₂(г), О₂(г), С(гр_(афит)) , Аr(г) и т. д.

Это и называют энтальпией ∆_fH⁰₂₉₈ , где:

• ∆ – дельта – разница энергий исходных и образованного вещества
• f – formation (образование)
• верхний индекс 0 – нормальное атмосферное давление
• нижний индекс 298 – температура исходных  и конечного вещества 298^o K (25^o С)

И тогда, исходя из простого следствия закона сохранения энергии в химических реакциях (в химии он носит название закон Гесса),  энергетический выход реакции любого вещества/комбинации веществ в другое вещество/комбинацию будет простая разница суммы энтальпий исходных и конечных веществ учетом стехиометрических коэффициентов.

Звучит может страшно и непонятно, но на самом деле все просто. Например, найдем теплоту сгорания метана, используя справочные данные по энтальпии.

CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O
Берем данные по энтальпии из справочника «Краткий справочник физико–химических величин» под редакцией К.П. Мищенко для конечного состояния воды в виде жидкости^

и получаем теплоту сгорания метана:

Сравниваем с данными, которые непосредственно приведены в этом же справочнике: -890,31 Различие на одну сотую в последнем знаке связана с ошибками округления.

Вычисляем для конечного состояния воды в виде пара:

Для конечного состояния воды в виде пара в справочнике уже не приводится значения. Это как раз иллюстрация того, что, с чего начиналась эта статья!))
Еще раз: добавлена энтальпия для воды в виде пара и сразу появляются энергетические значения и для метана и для пропана и тд и тд!

© Копирование и перепечатка материалов только с разрешения автора

Теплота сгорания газов

Теплота сгорания, или теплотворная
способность газа как топлива, — это
количество теплоты, выделяемой при
полном сгорании единицы количества
вещества (кг или м),
измеренного при нормальных стандартных
условиях (давление, температура).

Различают высшую
и низшую
теплоту сгорания. Высшей теплотой
сгорания называется количество теплоты
(кДж), выделяющееся при полном сгорании
единицы количества вещества (кг или
м),
с учетом конденсации водяных паров,
образующихся при окислении водорода.
Низшей теплотой сгорания называется
количество теплоты (кДж), выделяющееся
при полном сгорании единицы количества
вещества при нормальных или стандартных
условиях без учета теплоты, выделяющейся
при конденсации водяных паров. На основе
численного значения теплоты сгорания
топлива определяют потребность в
газообразном топливе, а также КПД
газоперекачивающих агрегатов и других
газоиспользующих установок.

В расчетах обычно используют понятие
низшей теплоты сгорания топлива в силу
того, что отходящие из газоиспользующих
установок продукты сгорания имеют
относительно высокую температуру,
значительно выше, чем температура точки
росы, при которой и происходит конденсация
водяных паров, содержащихся в продуктах
сгорания.

Численные значения низшей теплоты
сгорания ряда компонентов газообразного
топлива приведены в табл. 1.3.

Следует заметить, что приводимые в
литературе данные о теплоте сгорания
отдельных компонентов газообразного
топлива часто разнятся между собой. Это
в определенной степени обусловлено
различием в подсчете основных характеристик
самого топлива.

Таблица 1.3

Низшая теплота сгорания некоторых компонентов природного газа

Пример 1.2. Определить низшую теплоту
сгорания природного газа, имеющего
следующее процентное содержание
компонентов: метана СН=
94%; этана СН=
3%; пропана СН= 1,5%; бутана СН= 1%; пентана СН=
0,5%.

Решение. Расчет низшей теплоты сгорания
топлива проводится по формуле:

,

где
—
теплота сгорания компонентов смеси;
—
процентное содержание компонентов
смеси.

Применительно к данному случаю получим:

=
35880·0,94 + 64450·0,03 + 92949·0,015 + 118680·0,01 +146130·0,005
= 38672 кДж/м.

Переход к определению массовой теплоты
сгорания топлива (кДж/кг) осуществляется
с использованием плотности газа в данных
условиях [,кДж/кг
= (
кДж/м)
/,
кг/м].

Пересчет теплоты сгорания газа от
нормальных условий к стандартным
проводится по формуле:

(20°С)
=(0°С).

Согласно существующим требованиям,
номинальная низшая теплота сгорания
топлива при проведении теплотехнических
расчетов в системе газовой промышленности
принимается равной 34541 кДж/м.

Химические реакции сопровождаются поглощением или выделением энергии, в частности тепла. реакции, сопровождающиеся поглощением тепла, а также образующиеся при этом соединения называются эндотермическими. При эндотермических реакциях нагрев реагирующих веществ необходим не только для возникновения реакции, но и в течение всего времени их протекания. Без нагревания извне эндотермическая реакция прекращается.

реакции, сопровождающиеся выделением тепла, а также образующиеся при этом соединения называются экзотермическими. Все реакции горения относятся к экзотермическим. Вследствие выделения тепла они, возникнув в одной точке, способны распространяться на всю массу реагирующих веществ.

Количество тепла, выделяемое при полном сгорании вещества и отнесенное к одному молю, единице массы (кг, г) или объема (м³) горючего вещества называется теплотой сгорания. Теплоту сгорания можно вычислить по табличным данным, пользуясь законом Гесса. Русский химик Г.Г. Гесс в 1840 г. открыл закон, который является частным случаем закона сохранения энергии. Закон Гесса состоит в следующем: тепловой эффект химического превращения не зависит от пути, по которому реакция протекает, а зависит лишь от начального и конечного состояний системы при условии, что температура и давление (или объем) в начале и в конце реакции одинаковы.

Рассмотрим это на примере вычисления теплоты сгорания метана. Метан можно получить из 1 моля углерода и 2 молей водорода. При сжигании метана получаются 2 моля воды и 1 моля диоксида углерода.

С + 2Н₂ = СН₄ + 74,8 кДж (Q₁).

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О + Q_гор.

Те же продукты образуются при сгорании водорода и углерода. При этих реакциях общее количество выделяющегося тепла равно 963,5 кДж.

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О + 570,6 кДж

С + О₂ = СО₂ + 392,9 кДж.

                                                                       963,5 кДж

Поскольку начальные и конечные продукты в обоих случаях одинаковы, их общие тепловые эффекты должны быть равны согласно закону Гесса, т.е.

Q₁ + Q_гор = Q,

откуда

Q_гор = Q — Q₁.                                                     (1.11)

Следовательно, теплота сгорания метана будет равна

Q_гор = 963,5 — 74,8 = 888,7 кДж/моль.

Таким образом, теплота сгорания химического соединения (или их смеси) равна разности между суммой теплот образования продуктов сгорания и теплотой образования сгоревшего химического соединения (или веществ, составляющих горючую смесь). Следовательно, для определения теплоты сгорания химических соединений необходимо знать теплоту их образования и теплоту образования продуктов, получающихся после сгорания.

Ниже приведены значения теплот образования некоторых химических соединений:

Пример 1.5.Определить температуру сгорания этана, если теплота его образования Q₁ = 88,4 кДж. Напишем уравнение горения этана.

С₂Н₆ + 3,5O₂ = 2CO₂ + 3 H₂O + Q_гор.

Для определения Q_гор необходимо знать теплоты образования продуктов сгорания. теплота образования диоксида углерода 396,9 кДж, а воды 286,6 кДж. Следовательно, Q будет равно

Q = 2×396,9 + 3×286,6 = 1653,6 кДж,

а теплота сгорания этана

Q_гор = Q — Q₁ = 1653,6 — 88,4 = 1565,2 кДж.

Теплоту сгорания экспериментально определяют в калориметрической бомбе и газовом калориметре. Различают высшую и низшую теплоты сгорания. Высшей теплотой сгорания Q_в называют количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг или 1 м³ горючего вещества при условии, что содержащийся в нем водород сгорает с образованием жидкой воды. Низшей теплотой сгорания Q_н называют количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг или 1 м³ горючего вещества при условии сгорания водорода до образования водяного пара и испарении влаги горючего вещества.

Высшую и низшую теплоты сгорания твердых и жидких горючих веществ можно определить по формулам Д.И. Менделеева:

;                           (1.12)

,                              (1.13)

где Q_в, Q_н — высшая и низшая теплоты сгорания, кДж/кг;  W – содержание в горючем веществе углерода, водорода, кислорода, горючей серы и влаги, %.

Пример 1.6. Определить низшую температуру сгорания сернистого мазута, состоящего из 82,5 % С, 10,65 % Н, 3,1 % S и 0,5 % О; А (зола) = 0,25 %, W = 3 %. Используя уравнение Д.И. Менделеева (1.13), получаем

=38622,7 кДж/кг

Низшую теплоту сгорания 1 м³ сухих газов можно определить по уравнению

 кДж/м³.

Низшая теплота сгорания некоторых горючих газов и жидкостей, полученная экспериментально, приведена ниже:

Низшая теплота сгорания некоторых горючих материалов, рассчитанная по их элементному составу, имеет следующие значения:

Существует нижний предел теплоты сгорания, ниже которого вещества становятся не способными к горению в атмосфере воздуха.

Эксперименты показывают, что вещества являются негорючими, если они не относятся к взрывоопасным и если их низшая теплота сгорания в воздухе не превышает 2100 кДж/кг. Следовательно, теплота сгорания может служить для ориентировочной оценки горючести веществ. Однако следует отметить, что горючесть твердых веществ и материалов в значительной степени зависит и от их состояния. Так, лист бумаги, легко воспламеняющийся от пламени спички, будучи нанесенным на гладкую поверхность металлической плиты или бетонной стены, становится трудногорючим. Следовательно, горючесть веществ зависит также от скорости отвода тепла из зоны горения.

Практически в процессе горения, особенно на пожарах, указанная в таблицах теплота сгорания полностью не выделяется, так как горение сопровождается недожогом. Известно, что нефтепродукты, а также бензол, толуол, ацетилен, т.е. вещества, богатые

углеродом, горят на пожарах с образованием значительного количества сажи. Сажа  (углерод) способна гореть и выделять тепло. Если при горении она образуется, то, следовательно, горючее вещество выделяет тепла меньше того количества, которое указано в таблицах. Для веществ, богатых углеродом, коэффициент недожога h составляет 0,8 — 0,9. Следовательно, на пожарах при горении 1 кг резины может выделиться не 33520 кДж, а только 33520´0,8 = 26816 кДж.

Размер пожара обычно характеризуется площадью пожара. Количество тепла, выделяющееся с единицы площади пожара в единицу времени, называют теплотой    пожара Q_п

Q_п = Q_н υ_м h ,

где υ_м – массовая скорость выгорания, кг/(м²×с).

Удельная теплота пожара при внутренних пожарах характеризует тепловую нагрузку на конструкции зданий и сооружений и используется для расчета температуры пожара.

1.6. Температура горения

Выделяющееся в зоне горения тепло воспринимается продуктами сгорания, поэтому они нагреваются до высокой температуры. Та температура, до которой в процессе горения нагреваются продукты сгорания, называется температурой горения. Различают калориметрическую, теоретическую и действительную температуры горения. Действительная температура горения для условий пожара называется температурой пожара.

Под калориметрической температурой горения понимают ту температуру, до которой нагреваются продукты полного сгорания при следующих условиях:

1) всё выделяющееся при горении тепло расходуется на нагревание продуктов сгорания (потери тепла равны нулю);

2) начальные температуры воздуха и горючего вещества равны 0 ⁰С;

3) количество воздуха равно теоретически необходимому (a = 1);

4) происходит полное сгорание.

Калориметрическая температура горения зависит только от состава горючего вещества и не зависит от его количества.

Теоретическая температура, в отличие от калориметрической, характеризует горение с учетом эндотермического процесса диссоциации продуктов сгорания при высокой температуре

2СО₂ 2СО + О₂ — 566,5 кДж.

2Н₂О2Н₂ + О₂ — 478,5 кДж.

Практически диссоциацию продуктов сгорания необходимо учитывать только при температуре выше 1700 ⁰С. При диффузионном горении веществ в условиях пожара действительные температуры горения не достигают таких значений, поэтому для оценки условий пожара используют только калориметрическую температуру горения и температуру пожара. Различают температуру внутреннего и наружного пожара. Температура внутреннего пожара – это средняя температура дыма в помещении, где происходит пожар. Температура наружного пожара – температура пламени.

При расчете калориметрической температуры горения и температуры внутреннего пожара исходят из того, что низшая теплота сгорания Q_н горючего вещества равна энергии q_г, необходимой для нагревания продуктов сгорания от 0 ⁰С до калориметрической температуры горения

Q_н = q_г.

Величину q_г назовем условно теплосодержанием продуктов сгорания

q_г = ,

где — объем продуктов сгорания, м³/кг, С^/ — средняя объемная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(м³?К), t_г – температура горения, ⁰С.

Поскольку продукты сгорания состоят из нескольких газообразных веществ, теплоемкость которых различна, суммарное теплосодержание их может быть выражено следующим образом:

,

где , , — объем компонентов продуктов сгорания , м³/кг; , , — теплоемкость компонентов продуктов сгорания (теплоемкость СО₂ принимается для смеси СО₂ и SО₂), кДж/(м³?К).

В действительности не вся теплота, выделяющаяся при горении в условиях пожара, расходуется на нагревание продуктов сгорания. Большая часть её расходуется на нагревание конструкций, подготовку горючих веществ к горению, нагревание избыточного воздуха и др. Поэтому температура внутреннего пожара значительно ниже калориметрической. Методика расчета температуры горения предполагает, что весь объем продуктов сгорания нагрет до одной и той же температуры. В действительности температура в различных точках очага горения неодинакова. Наиболее высокой является температура в области пространства, где протекает реакция горения, т.е. в зоне горения (пламени). Значительно ниже температура в местах, где находятся горючие пары и газы, выделившиеся из горящего вещества и продуктов сгорания, смешавшихся с избытком воздуха.

Чтобы судить о характере изменения температуры при пожаре в зависимости от различных условий горения, введено понятие среднеобъемной температуры пожара, под которой понимают среднее значение из величины температур, измеренных термометрами в различных точках внутреннего пожара. Эта температура определяется из опыта.