Căldura de combustie

Procesele de ardere, sau de combustie, reprezintă principala sursă de energie termică necesară activităţilor omului.

Drept combustibili se folosesc următoarele substanţe: motorina, păcura, gazele naturale, lemnul, butanul, gazele de sondă, cărbunii, şi alte resturi vegetale.

Combustia se desfăşoară în condiţii izobare: la presiune constantă, dar cu volum variabil.

Entalpia de combustie standard, ΔH⁰_Combustie, reprezintă entalpia de reacţie standard pentru oxidarea completă a unui compus organic la dioxid de carbon gazos şi la apă în stare lichidă – dacă compusul conţine numai atomi de carbon, hidrogen şi oxigen; şi la azot gazos – în cazul în care compusul conţine şi atomi de azot.

Prin arderea completă a unei hidrocarburi se obţine dioxid de carbon gazos şi apă în stare lichidă.

Prin arderea incompletă a unei hidrocarburi se obţine monoxid de carbon şi diverse fragmente din hidrocarbura iniţială.

Toate reacţiile de combustie sunt reacţii exoterme şi eliberează cantităţi mari de căldură în mediul exterior.

Căldura de combustie reprezintă variaţia de entalpie dintr-un proces de combustie.

În arderile biologice, apa se obţine în stare lichidă. În alte arderi, apa se obţine, de obicei, în stare de vapori. Arderile biologice produc mai multă energie decât arderile din afara sistemelor vii.

Puterea calorică este o proprietate prin care se poate aprecia calitatea unui combustibil. Puterea calorică se exprimă prin cantitatea de căldură degajată la arderea unităţii de masă sau de volum a combustibilului.

Puterea calorică a combustibililor gazoşi este exprimată, de obicei, în kJ/Nm³. Volumul de 1 m³ e măsurat în condiţii normale de temperatură şi presiune, şi de aceea se notează cu Nm.

Condiţiile normale sunt definite ca fiind următoarele:

• temperatură: 0° C sau 273 K;
• presiune: 1 atm.

Puterea calorică a combustibililor lichizi şi solizi este exprimată în kJ/kg.

Cantitatea de căldură degajată la arderea combustibililor depinde de starea de agregare a apei ce rezultă din reacţia de ardere. Astfel, există două tipuri de puteri calorice:

• puterea calorică superioară, Q_s, când din ardere rezultă apă în stare lichidă;
• puterea calorică inferioară, Q_i, când din ardere rezultă apă în stare de vapori.

Valorile puterilor calorice pot fi calculate cu aceste relaţii:

• pentru 1kg de combustibil lichid sau solid: 
• pentru 1 m³ de combustibil gazos: