Isi
- Formula Kepadatan Energi
- Unit Kepadatan Energi
- Menghitung Konten Energi
- Kalorimeter Bom
- Konten Energi Nilai Pemanasan Tinggi
- Kepadatan Energi Biodiesel
Apa yang membuat bensin dan bahan bakar lain begitu kuat? Potensi campuran bahan kimia seperti bahan bakar yang digunakan oleh mobil-mobil listrik berasal dari reaksi yang dapat ditimbulkan oleh bahan-bahan ini.
Anda dapat mengukur kerapatan energi ini menggunakan rumus dan persamaan langsung yang mengatur sifat kimia dan fisik ini ketika bahan bakar digunakan. Persamaan kepadatan energi memberikan cara untuk mengukur energi yang kuat ini sehubungan dengan bahan bakar itu sendiri.
Formula Kepadatan Energi
Formula untuk kepadatan energi aku s Ed = E / V untuk kepadatan energi Ed, energi E dan volume V. Anda juga dapat mengukur energi spesifik Es sebagai E / M untuk massa, bukan volume. Energi spesifik berkorelasi lebih erat dengan energi yang tersedia yang digunakan bahan bakar saat menyalakan mobil daripada kepadatan energi. Tabel referensi menunjukkan bahwa bahan bakar bensin, minyak tanah, dan solar memiliki kepadatan energi yang jauh lebih tinggi daripada batu bara, metanol, dan kayu.
Apapun, ahli kimia, fisikawan dan insinyur menggunakan kepadatan energi dan energi spesifik ketika merancang mobil dan bahan pengujian untuk sifat fisik. Anda dapat menentukan berapa banyak energi yang akan dikeluarkan bahan bakar berdasarkan pembakaran energi yang padat ini. Ini diukur melalui kandungan energi.
Jumlah energi per satuan massa atau volume yang dikeluarkan bahan bakar saat terbakar adalah kandungan energi bahan bakar. Sementara bahan bakar yang lebih padat memiliki nilai kandungan energi yang lebih tinggi dalam hal volume, bahan bakar dengan kepadatan lebih rendah umumnya menghasilkan lebih banyak kandungan energi per satuan massa.
Unit Kepadatan Energi
Kandungan energi harus diukur untuk volume gas tertentu t suhu dan tekanan tertentu. Di Amerika Serikat, insinyur dan ilmuwan melaporkan kandungan energi dalam satuan termal Inggris internasional (BtuIT) sementara, di Kanada dan Meksiko, kandungan energi dilaporkan dalam joule (J).
Anda juga bisa menggunakan kalori melaporkan konten energi. Metode yang lebih standar untuk menghitung kandungan energi dalam sains dan teknik menggunakan jumlah panas yang dihasilkan saat Anda membakar satu gram bahan itu dalam joule per gram (J / g).
Menghitung Konten Energi
Dengan menggunakan satuan joule per gram ini, Anda dapat menghitung berapa banyak panas yang dilepaskan dengan meningkatkan suhu suatu zat tertentu ketika Anda mengetahui kapasitas panas spesifiknya. Chal dari materi itu. Itu Chal air adalah 4,18 J / g ° C. Anda menggunakan persamaan untuk panas H sebagai H = ∆T x mx Chal di mana ∆T adalah perubahan suhu, dan m adalah massa zat dalam gram.
Jika Anda secara eksperimental mengukur suhu awal dan akhir suatu bahan kimia, Anda dapat menentukan panas yang dihasilkan oleh reaksi. Jika Anda memanaskan termos bahan bakar sebagai wadah dan mencatat perubahan suhu di ruang langsung di luar wadah, Anda dapat mengukur panas yang dilepaskan menggunakan persamaan ini.
Kalorimeter Bom
Saat mengukur suhu, probe suhu dapat terus mengukur suhu dari waktu ke waktu. Ini akan memberi Anda berbagai suhu yang dapat digunakan untuk persamaan panas. Anda juga harus mencari tempat di grafik yang menunjukkan a hubungan linear antara suhu dari waktu ke waktu, karena ini akan menunjukkan bahwa suhu dilepaskan pada tingkat yang konstan. Ini kemungkinan menunjukkan hubungan linear antara suhu dan panas yang digunakan persamaan panas.
Kemudian, jika Anda mengukur seberapa besar massa bahan bakar telah berubah, Anda dapat menentukan bagaimana energi disimpan dalam jumlah massa tersebut untuk bahan bakar. Atau, Anda bisa mengukur seberapa besar perbedaan volume ini untuk unit kepadatan energi yang sesuai.
Metode ini, dikenal sebagai kalorimeter bom metode, memberi Anda metode eksperimental menggunakan rumus kepadatan energi untuk menghitung kepadatan ini. Metode yang lebih halus dapat memperhitungkan panas yang hilang ke dinding wadah itu sendiri atau konduksi panas melalui bahan wadah.
Konten Energi Nilai Pemanasan Tinggi
Anda juga dapat mengekspresikan konten energi sebagai variasi dari nilai pemanasan yang lebih tinggi (HHV). Ini adalah jumlah panas yang dilepaskan pada suhu kamar (25 ° C) oleh massa atau volume bahan bakar setelah terbakar, dan produk telah kembali ke suhu kamar. Metode ini menjelaskan panas laten, panas entalpi yang muncul ketika solidifikasi dan transformasi fase padat terjadi selama pendinginan material.
Melalui metode ini, kandungan energi diberikan oleh nilai pemanasan yang lebih tinggi pada kondisi volume dasar (HHVb). Pada kondisi standar atau dasar, laju aliran energi qHb sama dengan produk dari laju aliran volumetrik qvb dan nilai pemanasan yang lebih tinggi pada kondisi volume dasar dalam persamaan qHb = qvb x HHVb.
Melalui metode eksperimental, para ilmuwan dan insinyur telah mempelajari HHVb untuk berbagai bahan bakar untuk menentukan bagaimana hal itu dapat ditentukan sebagai fungsi dari variabel lain yang berkaitan dengan efisiensi bahan bakar. Kondisi standar didefinisikan sebagai 10 ° C (273,15 K atau 32 oF) dan 105 pascals (1 bar).
Hasil empiris ini menunjukkan hal itu HHVb tergantung pada tekanan dan suhu pada kondisi dasar serta komposisi bahan bakar atau gas. Sebaliknya, nilai kalorinya lebih rendah LHV adalah pengukuran yang sama, tetapi pada titik di mana air dalam produk pembakaran akhir tetap sebagai uap atau uap.
Penelitian lain menunjukkan bahwa Anda dapat menghitung HHV dari komposisi bahan bakarnya sendiri. Ini seharusnya memberi Anda HHV = .35XC + 1,18XH + 0,10XS + - 0,02XN - 0,10XHAI - 0,02XAbu dengan masing-masing X sebagai massa fraksional untuk karbon (C), hidrogen (H), sulfur (S), nitrogen (N), oksigen (O) dan kadar abu yang tersisa. Nitrogen dan oksigen memiliki efek buruk pada HHV karena mereka tidak berkontribusi pada pelepasan panas seperti elemen dan molekul lainnya.
Kepadatan Energi Biodiesel
Bahan bakar biodiesel menawarkan metode ramah lingkungan untuk menghasilkan bahan bakar sebagai alternatif bahan bakar lain yang lebih berbahaya. Mereka dibuat dari minyak alami, ekstrak kedelai dan ganggang. Sumber bahan bakar terbarukan ini menghasilkan polusi yang lebih sedikit terhadap lingkungan, dan biasanya dicampur dengan bahan bakar minyak bumi (bensin dan solar). Ini membuat mereka kandidat yang ideal untuk mempelajari berapa banyak energi yang digunakan bahan bakar menggunakan kuantitas seperti kepadatan energi dan konten energi.
Sayangnya dari perspektif kandungan energi, bahan bakar biodiesel memiliki sejumlah besar oksigen, sehingga mereka menghasilkan nilai energi yang lebih rendah sehubungan dengan massa mereka (dalam satuan MJ / kg). Bahan bakar biodiesel memiliki kandungan energi massa sekitar 10 persen lebih rendah. B100, misalnya, memiliki kandungan energi 119.550 Btu / gal.
Cara lain untuk mengukur berapa banyak energi yang digunakan bahan bakar adalah keseimbangan energi, yang, untuk biodiesel adalah 4,56. Ini berarti bahan bakar biodiesel menghasilkan 4,56 unit energi untuk setiap unit energi fosil yang mereka gunakan. Bahan bakar lain mengemas lebih banyak energi, seperti B20, campuran diesel dengan bahan bakar biomassa. Bahan bakar ini memiliki sekitar 99 persen energi satu galon diesel atau 109 persen energi satu galon bensin.
Ada metode alternatif untuk menentukan efisiensi panas yang dilepaskan oleh biomassa secara umum. Para ilmuwan dan insinyur yang mempelajari biomassa menggunakan metode kalorimeter bom untuk mengukur panas yang dilepaskan dari pembakaran yang ditransfer ke udara atau air di sekitar wadah. Dari ini, Anda dapat menentukan HHV untuk biomassa.