Исследовательская работа по теме "Какое дерево греет лучше?"

Школьная научно-практическая конференция «В мире исследований»

Какое дерево греет лучше?

Исследовательская работа

Автор

Горячкин Степан Сергеевич

МАОУ Киёвская СОШ

8 класс

Руководитель:

Шингарева Вера Сергеевна

учитель математики и физики

МАОУ Киёвская СОШ

Киёво

2016

Введение

Физика - это наука, помогающая человеку познавать мир, и она способна помочь ему лучше узнать себя. Нас интересует применение знаний, полученных на уроке, для объяснения окружающих явлений.

При выборе материала для растопки камина или приготовления углей для барбекю следует обращать внимание на целый набор показателей. Некоторые характеристики зависят исключительно от сорта древесины. Наиболее важные показатели для топочного материала: плотность, влажность и теплоотдача. Все они тесно связаны между собой и определяют насколько эффективным и полезным является горение дров. Поэтому мне интересно узнать , какие дрова лучше использовать ,для того чтобы выделялось достаточно больше тепла. Была выдвинута гипотеза, предположим, что если древесина более плотная, то она выделяет больше тепла (количества теплоты).

Поэтому цель работы заключается в следующем: определение количества теплоты, выделяемой при сгорании различных видов древесины.

Объектом исследования - виды деревьев

Предмет исследования - количество теплоты, выделяемое при сгорании.

Задачи:

1. Изучить литературу, используя средства массовой информации и сеть Интернет;

2. Провести исследования и проанализировать результаты

Методы:

• Эмпирический

• Теоретический

Глава 1 Теоретическая часть

1.1 Особенности теплоотдачи разных видов древесины при горении

Горение топлива – это очень быстрое его химическое разрушение и окисление кислородом воздуха, сопровождаемое теплом и светом. При этом углерод образует углекислый газ, водород – водяной пар, кислород входит в состав обоих продуктов, а вода испаряется, так что от топлива остается на месте горения только зола (то есть негорючие минеральные вещества).

Важное преимущество древесины заключается в её экологической чистоте. Так, например, при сгорании 1 кг угля выделяется 1,5% серы и 25% золы, а дров – 0,02% серы и не более 0,5% золы. При сгорании 1 тонны дров выделяется углекислого газа в 50 раз меньше, чем при сгорании 1 тонны угля.

Теплотворной способностью дров или теплопроводностью топлива называется то количество теплоты, которое дает одна весовая единица этого топлива при своем горении. Теплотворная способность дров измеряется в единицах теплоты. Единицей теплоты или калорией называется то количество теплоты, которое способно нагреть 1 килограмм воды на 1 градус Цельсия. Измерение температуры сгорания дров производится при помощи особых приборов, называемых пирометрами.

Большое значение при выборе древесины для топлива играет влажность. Именно от влажности в большей мере зависит теплотворная способность дров. Принято считать, что наилучшим образом для топки пригодны дрова с содержанием влаги не более 25%. Показатели теплотворной способности (количество теплоты, выделившееся при полном сгорании 1 кг дров в зависимости от влажности) указаны в таблице 1:

Еще одним важным показателем, который характеризует качество дров для топки печи, является плотность древесины.

Все породы делятся на мягкие (ель, осина, сосна, липа, ольха), средне-твёрдые (берёза, яблоня, лиственница) и твёрдые (бук, дуб, граб). Для каждой породы древесины присуще свое значение плотности.

Древесина мягких пород обладает невысокой плотностью, быстро разгорается, но и быстро сгорает, практически без образования угля, и имеет низкую удельную теплоту сгорания.

Древесина твёрдых пород имеют высокую удельную теплоту сгорания, разгорается медленно, но зато горит спокойным мощным пламенем, даёт долго тлеющие угли, соответственно в топке устанавливается более стабильная рабочая температура. Выходит, чем плотнее (твёрже) древесина, тем больше тепла она даёт и дольше горит, и соответственно выгоднее с точки зрения экономии.

Таким образом, температура сгорания дров зависит от таких причин: 1) породы дерева, 2) влажности древесины, 3) плотности древесины, 4) полноты сгорания, т.е. количества притекающего к топливу воздуха, 5) потерь в окружающее пространство. Проверим, какие виды древесины при сгорании дадут максимальное количество теплоты.

Глава 2. Практическая часть

2.1. Проведение эксперимента

Для проведения эксперимента были выбраны дрова трёх видов древесины: осина, сосна, берёза.

Оборудование: штангенциркуль, весы с разновесом, линейка, заготовки древесины ( в виде спичек)

Используя знания по физике. Вначале определяем диаметр D заготовок , используя при этом штангенциркуль (1)

Рисунок 1. Измерение диаметра

Затем по формуле вычисляем объем спички V=aS,

где a - длина спички [м],

S = πD² /4 - площадь сечения спички, [м²]

По формуле m=ρV определяем массу

V - объем спички [м³]

ρ - плотность , [кг/м³]

Используя справочный материал, находим плотности веществ

Количество теплоты можно вычислить по формуле Q = qm, где m – масса одной спички, q – удельная теплота сгорания топлива.

По справочным таблицам находим удельную теплоту сгорания и вычисляем Q.

Для проведения эксперимента были выбраны дрова трёх видов древесины: осина, сосна, берёза.

Все данные заносим в общую таблицу:

2.2 Анализ полученных данных

Берёзовые дрова – средне-твёрдая порода древесины. Это высококалорийные дрова, выделяют много жара. Сосновые дрова – мягкая порода древесины. Для данного вида топлива характерно продолжительное горение, средняя удельная теплотворная способность.

Осина обладает довольно мягкой древесиной, в которой настолько мало сучков, что она хорошо поддается любой обработке. Осиновые дрова разжигаются трудно, а сгорают быстро и теплоотдача от них низкая. 

Заключение

В ходе выполнения исследования была изучена литература. На основе полученных знаний выяснили, что для обогрева оптимальным выбором станут, конечно же, березовые поленья они средне-твердые, дают хороший жар при небольшом объеме. Наша гипотеза подтвердилась.

Литература

1. Перышкин А.В. Физика 8 класс. – М.: Изд-во «Дрофа», 2010.

2. Соловьева В.А. Энциклопедия бани. – М.: Олма Медиа Групп, 2012.

3. http: www.drova-k-domu.ru

4. http: www.PromWood.com

.