A fűtőértéke energiahordozók és az élelmiszerek

A leggyakoribb kémiai reakciók alkalmasak hő-, az égési reakció. A felszabaduló energia a tüzelőanyag elégetését vagy élelmiszer, az úgynevezett azok fűtőérték (kalória) .Poskolku összes exoterm égési reakciót, hozott, hogy jelezze a fűtési értéket anélkül, hogy a negatív jel. Továbbá, mivel a tüzelőanyag és az élelmiszer jellemzően keverékek, a fűtőérték van megadva alapul egy gramm, nem mólonként. Például, a fűtőértéke oktán C8 H18. az egyik komponens a benzin, a keletkező hő az égés a 1 g ilyen anyag:

Megjegyezzük, hogy ebben a reakcióban a víz, amely egyike a termékek tekintik gáznemű anyag. A tény az, hogy a oktán vizet elpárologni körülményei között égés. A entalpia változás a reakció = - 10920 kJ. Mivel minden mol C8 H18 tömege 114 g, a fűtőértéke oktán 47,9 kJ / g:

Az első főtétele, bármilyen fűtőértékű anyagot nem attól függ, hol vagy hogyan reagál a feltétellel, hogy a reakció alatt változatlanok maradnak. Ezért bomba kaloriméter gyakran kell mérni a fűtőérték (kalória) élelmiszerek. Kétségtelen, hogy ez a módszer sokkal egyszerűbb, mint a mérési felszabaduló hőmennyiség a jármű motorja, vagy a szervezetben.

CALORICITY FOOD

A legtöbb szükséges energia testünk származik szénhidrátok és zsírok. A folyamat az emésztés szénhidrátok leromlott glükóz C6 H12 O6. Glükóz oldódik a vérben, és ez gyakran nevezik vércukorszint. Ez hordozza a véráramba, hogy a szervezet sejtjeibe, ahol az reagál O2 több lépésben, fordult végül a CO2 (g) és H2O (g.) A energia felszabadulása:

Bomlása szénhidrátok gyorsan kell megtenni, így az energia azonnal rendelkezésre áll a szervezet. Azonban ez tárolja nagyon kis mennyiségű szénhidrátot. Magas kalóriatartalmú szénhidrát 17 kJ / g (4 kcal / g).

Mint a szénhidrátok, zsírok eredményeként az anyagcsere is átalakíthatjuk a CO 2 és H 2 O (azonos termékeket kínálnak, és amikor égett egy bomba kaloriméter). Például, az égés egy tipikus zsírsztearint C57 H110 O6 történik a következő egyenlet szerint:

Kémiai energia elfogyasztott élelmiszer által fenntartani a testhőmérsékleten vagy izomaktivitás vagy végül, az átrendeződés atomok az élelmiszer szervezetben sejtek abban tárolódik a zsír formájában.

Kalória tartalma és összetétele néhány közös élelmiszerek

* A sör általában tartalmaz 3,5% etanolt, amelynek fűtőértéke.

Ennek legalább két okból zsírok kényelmes tárolására többlet energia a szervezetben: 1) ezek vízben oldhatatlanok, amely lehetővé teszi számukra, hogy felhalmozódnak a szervezetben; Két) zsírok bocsátanak ki több energia per egy gramm fehérje vagy szénhidrát, mint, ami számukra a leghatékonyabb energiaforrás. Átlagos kalóriájú zsírok 38 kJ / g (9 kcal / g).

Fehérje anyagcsere a szervezetben izolálásához vezet egy kisebb mennyiségű energiát, mint égés egy bomba kaloriméter mert adnak a különböző reakciótermékek. Fehérjék tartalmaznak nitrogént, ami egy bomba kaloriméter megjelent N2. Mivel ez az organizmus eredetű nitrogén elsősorban a karbamid formájában CH4 N2 O. A fehérjék által használt szervezetből főleg mint építőanyag falak, a sejtek a különböző szervek, a bőr, a haj, izmok, és így tovább. Az átlagos áll 17 kJ / g (4 kcal / g) fehérje anyagcserét.

Kalóriatartalma néhány közös élelmiszerek szerepel a táblázatban. 1.3.

A becslések szerint az átlagos súlya egy személy futó energiát bocsát ki 100 cal per 1 km. Mi az a szám, kolbász van kalória, így futtatni 3 km?

Megoldás: Emlékezzünk, hogy az élelmiszer kalória egyenértékű 1 kcal. Fuss 3 km energiát igényel, hogy 300 kalóriát, azaz 300 kcal. Szükséges mennyiség = 300 kcal kolbász (virsli 1 g / 3,6 Kcal) = 83 g kolbász. Így fut 3 km, több mint elég, hogy enni kolbász 100g.

A szervezet szükséges energia nagymértékben függ olyan tényezőktől, mint a testtömeg, a kor, és izmos aktivitást. Az átlagos felnőtt igények mintegy 6300 kJ (1500 kcal) naponta, ha nyugalomban van egy meleg helyre. Működés közben az átlagos intenzitás növeli az energiaszükséglet kb 10000-13000 kJ (2500-3000 kcal) naponta. Ez nagyjából megfelel a felhasznált energia egy 100 W-os izzó 24 órán át.

Fűtőérték ÜZEMANYAGOK

Szén, a kőolaj és a földgáz, amely jelenleg a fő energiaforrások nevezzük fosszilis tüzelőanyagok. Azt feltételezik, hogy jöttek létre sok millió évvel ezelőtt eredményeként a bomlási növények és állatok. Mindegyikük most sokkal gyorsabban, mint az ő további akkumuláció. A földgáz áll szénhidrogén gázok (hidrogén és szén-vegyületek). A földgáz összetétele változik, de általában tartalmaz metánt CH4 kis kiegészítésekkel Etán C2 H6. propán C3 H8 és C4 H10 bután. Az olaj egy folyékony keveréket több száz különböző vegyületek. Legtöbbjük jelentése szénhidrogéncsoport, és a maradék többnyire tartalmazó szerves vegyületek kén, nitrogén vagy oxigén. Szén - szilárd szénhidrogéneket tartalmazó nagy molekulatömegű vegyületek, valamint a kén, oxigén és nitrogén. A kén jelenléte a szén és az olaj fontos tárgyalásakor a problémát a levegőszennyezés.

Fűtőérték és összetétele néhány közös üzemanyagok

Közelítő elemi összetétele,%

Fűtőérték kJ / g

H2 Hidrogén egy nagyon ígéretes üzemanyag, mert van egy nagyon nagy fűtőértékű, és amikor az égés során csak a víz, ezért a „tiszta” üzemanyag, anélkül, hogy a légszennyezés. Azonban a széles körű használata, mint energiaforrás megakadályozza az a tény, hogy a természetben amelyek túl keveset H2 szabad formában. A legtöbb hidrogén kapott víz bontása útján, vagy szénhidrogének. Az ilyen tágulás eléréséhez energiafogyasztás, ami a gyakorlatban, mivel a hőveszteség a hidrogén kell fordítsuk több energiát, mint amennyit lehet elérni további használatát hidrogén mint üzemanyag. Azonban, ha sikerül létrehozni egy nagy és olcsó energiaforrások, mint a fejlesztés eredményeként a technológia megszerzése nukleáris vagy napenergia egy részét fel lehet használni a hidrogén előállítása. Ezt a hidrogént azután fel lehet használni, mint egy kényelmes energiatároló közegben. Gazdaságilag nyereséges szállítani hidrogén szerinti meglévő csővezetékek, mint az elektromos áram továbbítását; hidrogén alkalmas szállítás és tárolás. Mivel a modern ipari technológia alapja, hogy az éghető tüzelőanyagok, a hidrogén helyettesítheti az olaj és a földgáz, ahol ezek a tüzelőanyagok kimerült, és egyre drágább.

1.8 Energia fogyasztás: trendek és kilátások

A legmagasabb napi átlagos egy főre eső energiafogyasztás a világon, és az Egyesült Államok-át mintegy 1,3 # 8729; június 10 kJ. Ez az energiamennyiség mintegy 100-szor nagyobb, mint energia igényeket az élelmiszerekben. Az energiafogyasztás évről-évre növekszik, amint az ábra. 1.6. Jelenleg közel 30% -os éves proiz-

Ábra. 1.6. Az éves energiafogyasztás az Egyesült Államok (1 Btu = 1,05 kJ).

által vezetett energia a világ fogy az Egyesült Államokban. A relatív szerepe a különböző energiaforrások változik az idő múlásával. Amíg a közepén a XIX században, mintegy 90% -os energia fából nyert. Fokozatosan növelte szerepét a szén, amely 1910-ben adta már 75% -os energia-fogyasztás. Jelenleg, a földgáz részesedése számla 31%, és a fennmaradó 46% az olaj, a szén-frakció 19% energiafogyasztás; körülbelül 2% az energia hozam

vízierőművek és több, mint 2% - a nukleáris erőművek. A legnagyobb probléma a fosszilis tüzelőanyagok használatát az a tény, hogy a végén, akkor teljesen kimerült őket. Itt kell használni drágább ezen tüzelőanyagok.

Energiaforrások JÖVŐ

Egyes becslések szerint, a végén a XX század meglévő olaj- és földgáz kell teljesen kimerült, ha nem lesz más energiaforrások, illetve csökkenteni az egy főre jutó fogyasztás. Ez határozza meg a jelentős érdeklődés az új energiaforrások. Jelenleg sok erőfeszítést középpontjában a tanulmány a lehetőséget a nukleáris és a napenergia és a fejlesztési folyamatok hatékonyabb szén felhasználása. Nyilvánult meg érdeklődés a geotermikus energia (hőenergia érkező a föld gyomrában), a szél és az árapály. Szakértők azt jósolják, hogy az említett három energiaforrások is, hogy egy kicsi, de fontos hozzájárulás a teljes energia-egyensúlyt, de ezek általában nem döntő hatással a belátható jövőben, ezért nem tárgyaljuk őket részletesen. Itt csak röviden megvitatják a problémákat, a szén és a napenergia.

széntartalékhoz meghaladja a tartalékok valamennyi egyéb fosszilis tüzelőanyagok; ez mintegy 80% -a A fosszilis tüzelőanyagok az USA-ban és 90% az egész világon. Azonban a szén felhasználása előtt több kihívás. Az összes tüzelőanyagok szén okozza legnagyobb szennyezés. A termelés gyakran költséges és veszélyes. Széntelepek távol fekszik a fogyasztási területeken; annyira a leggazdagabb kiaknázatlan betétek a szén az Egyesült Államok nyugati részén, az ország, és a fogyasztók energia koncentrálódik többnyire keleti partja mentén; szén szállítása nagy távolságokra még tovább növeli a költségeket. Egyes szakértők azt állítják, hogy a szén lehetne hatékonyabban felhasználni, ha kapcsolja be a gáz, amely az úgynevezett szintetikus gáz ( „szintézisgázból”). Az átalakítási folyamat lehet a kén eltávolítása a szén, hogy az, hogy a levegőszennyezés csökkentése a későbbi égés a szintézisgázból. A szintetikus gáz könnyen szállítható a csöveken keresztül, és ő tehet fel apadó földgáz. Szén gázosításából hozzáadását igényli hidrogén hozzá. Ehhez a szenet föld, a por, amely a túlhevített gőzzel kezeljük. A termék keverékét tartalmazza CO, H2 és CH4. és mindezen anyagok használhatók tüzelőanyagként. Azonban, az eljárás körülményeit úgy választjuk oly módon, hogy maximális kitermeléssel kapjuk a CH4. Egyszerűsített diagramját a fő fellépő reakciók a folyamat ábrán látható. 1.7.

A napenergia a legnagyobb energiaforrás a világon. Napenergia tartozó csupán 0,1% -át a föld az Egyesült Államokban, ami az összes felhasznált energia az USA-ban ma. A nehézség a napenergia az, hogy nagyon szétszórt, időben nem állandó, és az időjárástól függ. Eszközök, átalakítani napenergiát elektromos árammá, jelenleg még nem elég hatékony. Az egyik lehetséges módja a napenergia az, hogy hozzon létre „energetikai ültetvények”. Ezeken ültetvények gyorsan nőnek nagy növények különböző növények, majd égő a növények energia előállítására. A napenergia már képes segédeszközként szolgál a fűtés lakások, együtt a hagyományos; a napenergia vízmelegítő készülékek, stratégiailag elhelyezett falak és ablakok az épületek segít létrehozni és fenntartani a kívánt hőmérsékletet a lakások.

Ábra. 1.7. A legfontosabb lépés széngázosító Eljárás szintetikus gáz. A katalizátor olyan anyag, amely növeli a reakció sebességét, de nem fogyasztott ott.

A következtetés a vita, azt látjuk, hogy a fő hangsúlyt a megelőzés az energiaválság létrehozása révén új energiaforrások.

Ahhoz azonban, hogy megoldja ezt a problémát lehet megközelíteni, másrészt - csökkentik az egy főre jutó energiafogyasztás és az elpazarolt energia. Így az energia-megtakarítás, esetleg a legésszerűbb megoldás.

ANYAGOK REPEAT