Дрова и вода

первые шаги будущих профессионалов-химиков
Ответить
Аватара пользователя
amik
Сообщения: 22258
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Дрова и вода

Сообщение amik » Пн сен 19, 2016 4:21 pm

Вопрос опять же с шуточным оттенком...
Задавал когда-то людям, тесным кружком обступившим разгоняющий сумрак ночи костёр, а потом даже думал отправить в качестве задания для какой-нибудь олимпиады, но так и не сложилось.
Итак, при какой влажности древесины (максимальной) она будет гореть?
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

Аватара пользователя
SkydiVAR
Сообщения: 8766
Зарегистрирован: Пн янв 19, 2009 12:51 am
Контактная информация:

Re: Дрова и вода

Сообщение SkydiVAR » Пн сен 19, 2016 4:58 pm

Вопрос некорректен, если не добавить "самопроизвольно". При любой влажности будет гореть, если есть достаточно мощный источник тепла.
А если добавить - ХЗ. У меня идей нет.
Меч-кладенец - оружие пофигистов.

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 22258
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: Дрова и вода

Сообщение amik » Пн сен 19, 2016 5:08 pm

Ок, уточню. Без внешнего подвода тепла (мне казалось, что это очевидно в вопросе) должно происходить самоподдерживающееся горение. Некая, хотя и не вполне корректная аналогия - ядерная реакция в реакторах с коэффициентом размножения нейтронов = 1,00000 . Т.е. дрова горят, после чего подкидываем в костёр(топку) влажные чурбаки и щепки, но горение не прекращается, не усиливается, но и не затухает.
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 9983
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Дрова и вода

Сообщение Гесс » Пн сен 19, 2016 5:16 pm

количество тепла выделяющегося при сгорании сухого материала дров превышает теплоту необходимую для нагрева воды от температуры окружающей среды до температуры кипения + теплоту затрачиваемую на фазовый переход.

P.S на самом деле потребуется даже больше энергии чтоб вытянуть воду из материала и чтоб разогнать "плотный туман над кострами висит".

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 22258
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: Дрова и вода

Сообщение amik » Пн сен 19, 2016 5:28 pm

Гесс писал(а):количество тепла выделяющегося при сгорании сухого материала дров превышает теплоту необходимую для нагрева воды от температуры окружающей среды до температуры кипения + теплоту затрачиваемую на фазовый переход.
Сухого материала - конечно, а если вода присутствует не только в связанном, но и в свободном состоянии на поверхности древесины или тонкие щепки пропитаны водой в порах и кавернах ? Мокрые ветки после дождя? Щепа?
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

smihailov
Сообщения: 655
Зарегистрирован: Пн ноя 10, 2014 5:28 pm

Re: Дрова и вода

Сообщение smihailov » Пн сен 19, 2016 5:36 pm

Материал дров (сосна, ель, берёза и т,д.), скорость ветра, высота над уровнем моря ну т.п.?

При той, при которой хватит энергии горения на все прибамбасы.

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 22258
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: Дрова и вода

Сообщение amik » Пн сен 19, 2016 5:45 pm

Коллеги, вы как-то очень серьёзно подошли к вопросу :?
Намного глубже теплового баланса(здесь да, есть нюансы) вопрос не простирался.
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 2377
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Дрова и вода

Сообщение chaus » Чт сен 22, 2016 10:48 am

Адекватный расчёт теплового баланса будет затруднён учётом теплообмена с окружающей средой. В адиабатическом приближении решить, конечно же, можно, а практический смысл?
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 22258
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: Дрова и вода

Сообщение amik » Чт сен 22, 2016 11:52 am

Подавляющее большинство задач, предлагаемых для решения на экзаменах и олимпиадах имеют единственный практический смысл - проверить знания и умения учащегося (или сравнить их в случае соревнования).
Адиабатическое приближение вполне устроит в приближении первом :)
Теплотворная способность воздушно-сухих дров около 3000 ккал/кг (12,6 МДж/кг). Она мало зависит от породы дров.

Так сколько примерно получится?
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 2377
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Дрова и вода

Сообщение chaus » Чт сен 22, 2016 12:09 pm

На первый взгляд, надо просто разделить Qдров (реалистичнее 2500 ккал/кг) на Qскр.п.о.воды (540 ккал/кг) и получить 2500/540 = 4.6 кг воды/ 1 кг сухой древесины, откуда относительное влагосодержание примерно 82%.
Реально, конечно, это дело гореть не будет, ибо тепла только-только хватит на испарение воды и температура не поднимется заметно выше 100 град. Ц., а Твоспл. древесины выше 200. Так что надо дать ещё запас на теплоёмкость сырых дров, воды, паров воды и сухих дров при нагреве до точки воспламенения. Поскольку теплоёмкость много меньше, чем Qскр.п.о.воды, думаю, худо-бедно гореть будут дрова с влагосодержанием около 70%. По опыту знаю, что дрова, насквозь промёрзшие льдом и ещё покрытые корочкой льда на поверхности, всё-таки неплохо горят и даже греют.

Кстати, это неплохая задачка для пожарных по курсу теории горения, т.к. другим образом она показывает, сколько нужно воды, чтобы залить 1 тонну горящих деревяшек.
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 22258
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: Дрова и вода

Сообщение amik » Чт сен 22, 2016 12:27 pm

chaus писал(а):...реалистичнее 2500 ккал/кг
Данные из википедийной статьи "Дрова" - 3000 :dontknow:
chaus писал(а):Кстати, это неплохая задачка для пожарных по курсу теории горения, т.к. другим образом она показывает, сколько нужно воды, чтобы залить 1 тонну горящих деревяшек.
Вот с этим не вполне согласен, поскольку при тушении пожара имеет значение не только охлаждение материала, но создание плёнки воды на поверхности, перекрывающей доступ кислорода к очагу.
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

Cherep
Сообщения: 22422
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Re: Дрова и вода

Сообщение Cherep » Чт сен 22, 2016 12:53 pm

теплоту испарения учли, а её ещё нагреть надо. или я чО не заметил

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 2377
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Дрова и вода

Сообщение chaus » Чт сен 22, 2016 1:18 pm

amik писал(а):
chaus писал(а):Кстати, это неплохая задачка для пожарных по курсу теории горения, т.к. другим образом она показывает, сколько нужно воды, чтобы залить 1 тонну горящих деревяшек.
Вот с этим не вполне согласен, поскольку при тушении пожара имеет значение не только охлаждение материала, но создание плёнки воды на поверхности, перекрывающей доступ кислорода к очагу.
Сухая древесина плохо смачивается водой, а горящая -- вообще не смачивается, т.к. поверхность покрывается плёнкой смолы и дёгтя. Из-за этого при тушении и применяют ПАВы. Кроме того, пока вода, льющаяся на горящую древесину, испаряется (охлаждая её), о плёнке вообще говорить не приходится, а когда древесина остыла до 100-105 град Ц. и вода уже почти не испаряется, плёнка не играет роли -- при этой температуре древесина гореть не будет. При тушении пожара водой есть ещё один эффект -- пары воды разбавляют воздух и снижают концентрацию кислорода, по крайней мере, у самой поверхности горящего материала. Но это всё поправки из той же серии, что и теплота нагрева и неадиабатика и другие "тонкости", которые поменяют конечный результат раза в два в ту или другую сторону)))

Кстати, есть изящный математический способ решения задачи: подставить в формулу Менделеева для низшей теплоты горения примерный элементный состав древесины (хотя бы по целлюлозе), потом приравнять Qнизш.=0 и решать относительно влагосодержания, входящего в формулу.
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 22258
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: Дрова и вода

Сообщение amik » Чт сен 22, 2016 1:42 pm

chaus писал(а):Кстати, есть изящный математический способ решения задачи: подставить в формулу Менделеева для низшей теплоты горения примерный элементный состав древесины (хотя бы по целлюлозе), потом приравнять Qнизш.=0 и решать относительно влагосодержания, входящего в формулу.
Согласитесь теперь, что на самом деле даже в простой на вид задаче есть где разгуляться творчески мыслящему разуму :wink:
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 2377
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Дрова и вода

Сообщение chaus » Пт сен 23, 2016 10:01 am

Есть замечательный задачник П.В. Маковецкого "Смотри в корень!"
Эта задачка вполне в том же духе.
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Ответить

Вернуться в «Лаборантская»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость