De verbrandingswarmte, ook wel calorische waarde of energiewaarde van een stof genoemd, is de hoeveelheid energie die vrijkomt bij de verbranding van een bepaalde hoeveelheid van de stof. Deze energie komt vrij in de vorm van warmte, wanneer de stof onder standaardomstandigheden wordt verbrand.
Verbrandingswarmte
Chemie
Verbrandingswarmte (ΔH°c ) is de maat voor de hoeveelheid energie die vrijkomt in de vorm van warmte (q) bij de verbranding van één mol van een stof (verbranding). De productie van warmte betekent dat de reactie een exotherm proces is en energie afgeeft. Verbrandingswarmte is een gespecialiseerde vorm van reactie-enthalpie, omdat zij wordt gemeten onder standaardomstandigheden en beperkt is tot één mol uitgangsmateriaal. Het symbool (°) geeft aan dat de waarde van de verbrandingswarmte wordt verkregen onder standaardomstandigheden: 25 graden Celsius (298,15 Kelvin) en bij een constante druk. De druk wordt zowel bij één bar als bij één atmosfeer gerapporteerd, afhankelijk van de bron. ,
Verbrandingswarmte wordt ook enthalpie van de verbranding genoemd omdat de energie die vrijkomt bij de verbrandingsreactie het resultaat is van de verandering in de totale enthalpie van de uitgangsstof wanneer deze volledig met zuurstof reageert. De termen verbrandingswarmte en verbrandingsenthalpie worden door elkaar gebruikt vanwege de eerste wet van de thermodynamica en de relaties tussen warmte bij constante druk (qP ), de verandering in interne energie (ΔU) en de verandering in enthalpie (ΔH). ,
De vergelijking voor de verandering in interne energie is
ΔU = qP - PΔV.
Als de vergelijking wordt herschikt, dan is
qP = ΔU + PΔV.
De vergelijking voor de verandering in enthalpie is
ΔH = ΔU + PΔV + VΔP.
De term VΔP vervalt omdat er geen drukverandering is, dus
ΔH = ΔU + PΔV.
Zoals eerder gezegd,
qP = ΔU + PΔV.
Daarom is qP = ΔH.
Verbrandingswarmtemetingen zijn het meest gebruikelijk voor de verbranding van organische koolwaterstoffen, verbindingen die bestaan uit koolstof en waterstof, maar kunnen ook andere atomen omvatten die in organische verbindingen voorkomen, zoals stikstof, fosfor, zwavel en vooral zuurstof. De verbrandingswarmtewaarden worden het meest gebruikt om te bepalen of een stof een effectieve brandstofbron is. Veel organische verbindingen zijn te vinden in de verbrandingswarmte tabellen
De eenheden voor verbrandingswarmte kunnen variëren, maar worden altijd gerapporteerd als een eenheid energie per mol of per eenheid massa of volume, afhankelijk van de methode die wordt gebruikt om de waarden te rapporteren. Om het rendement van een stof als brandstof te evalueren is energie per massa- of volume-eenheid handiger.
Zoals bij alle verbrandingen en veel oxidatiereacties moet er zuurstof aanwezig zijn om de stof te laten ontbranden. Verbrandingsreacties worden uitgevoerd met zuurstof onder constante druk in een calorimeter. Een representatieve verbrandingsreactie is die van methaan (CH4 ) in aanwezigheid van zuurstof
CH4 (g) + O2 (g) → CO2 + H2 O(l)
De producten van een verbrandingsreactie zijn water en koolzuurgas zolang de reactanten zuurstof en koolwaterstoffen zijn. Het waterproduct kan de vorm hebben van een gas of een vloeistof, afhankelijk van de temperatuur na de verbranding. Een echte bepaling van de verbrandingswarmte heeft vloeibaar water aan het eind van de reactie doordat het experiment wordt teruggebracht tot de standaardtemperatuur van 25°C waarbij water condenseert tot vloeistof. ,,.
Vragen en antwoorden
V: Wat wordt bedoeld met de term verbrandingswarmte?
A: De verbrandingswarmte verwijst naar de hoeveelheid energie die vrijkomt wanneer een stof onder standaardomstandigheden wordt verbrand.
V: Wat is de andere naam voor verbrandingswarmte?
A: De verbrandingswarmte staat ook bekend als de calorische waarde of energiewaarde van een stof.
V: Wat gebeurt er met de energie die vrijkomt bij verbranding?
A: De energie die vrijkomt bij verbranding komt vrij in de vorm van warmte.
V: Is de hoeveelheid energie die vrijkomt bij verbranding verschillend voor verschillende stoffen?
A: Ja, de hoeveelheid energie die vrijkomt bij verbranding verschilt per stof.
V: Welke factoren bepalen de hoeveelheid energie die vrijkomt bij verbranding?
A: De hoeveelheid energie die vrijkomt bij verbranding wordt bepaald door de aard van de verbrande stof en de standaardomstandigheden waaronder de verbranding plaatsvindt.
V: Hoe is de verbrandingswarmte nuttig?
A: De verbrandingswarmte is nuttig om de energie-inhoud van brandstoffen en andere brandbare stoffen te bepalen.
V: Is de verbrandingswarmte belangrijk voor het brandstofrendement?
A: Ja, de verbrandingswarmte is een belangrijke factor bij het bepalen van het brandstofrendement van een bepaalde stof.