chimica-online.it

Potere calorifico

Potere calorifico dei combustibili

Si definisce potere calorifico la quantità di calore (misurata in Joule) sviluppata dalla combustione completa dell'unità di massa (kg) o di volume (m3) di un combustibile.

È noto dalla chimica che il carbonio combinandosi con l'ossigeno, dà luogo - a seconda della quantità di ossigeno che con esso reagisce - a due diverse reazioni:

C + ½ O2 → CO

C + O2 → CO2

Le due reazioni sono esotermiche, ma il calore sviluppato dalla prima delle due reazioni chimiche è minore di quello sviluppato dalla seconda, in quanto l'ossido di carbonio (CO) è a sua volta un gas combustibile (e velenoso per l'organismo umano) in grado di reagire ulteriormente con l'ossigeno secondo l'equazione:

CO + ½ O2 → CO2

e di produrre pertanto altro calore.

Quindi, bruciando carbonio in presenza di abbondante ossigeno si ha la combustione completa (C + O2 → CO2); se invece il processo avviene con carenza di ossigeno, si ha una combustione incompleta (C + ½ O2 → CO).

Potere calorifico superiore e potere calorifico inferiore

La definizione è sufficiente per il carbonio, ma non per l'idrogeno che combinandosi con l'ossigeno forma vapore acqueo secondo l'equazione:

H2 + ½ O2 → H2O

Il vapore acqueo prodotto (calore di vaporizzazione) contiene un certo numero di calorie di cui si tiene conto o meno nel calcolo del potere calorifico, a seconda che al termine del processo si facciano condensare o meno i prodotti della combustione.

Per l'idrogeno quindi e per i combustibili industriali che lo contengono si distingue il:

  • potere calorifico superiore nel quale si tiene conto anche delle calorie di condensazione del vapore acqueo prodotto in seguito alla combustione;
  • potere calorifico inferiore nel quale il vapore acqueo prodotto in seguito alla combustione si libera allo stato gassoso nelle condizioni normali di pressione e viene disperso.

Nella combustione industriale interessa il potere calorifico inferiore che, di massima, è minore del potere calorifico superiore in media del 3% per un comune carbone fossile, del 7% per i prodotti petroliferi e del 10% per i prodotti gassosi.

Il potere comburivoro è il volume di aria teorico richiesto per la combustione dell'unità di massa o di volume di un combustibile che si ricava dalla composizione chimica del combustibile stesso impostando le equazioni di combustione per i singoli componenti.

Potere calorifico di alcuni combustibili

Nella seguente tabella vengono riportati i valori del potere calorifico superiore (p.c.s.) e inferiore (p.c.i.) di alcuni combustibili misurati in kJ/kg.

Potere calorifico di alcuni combustibili

Potere calorifico di alcuni combustibili misurati in kJ/kg.

Esercizio

Un blocco di ferro di massa 100 Kg si trova a temperatura ambiente (T0 = 20°C).

Sapendo che esso viene posto in una fornace in cui si bruciano 766 g di carbone, determinare a quale temperatura finale arriva il pezzo di ferro.

Si ricordi che il calore specifico del ferro vale 481,39 J/(Kg∙K) e che il potere calorifico del carbone è pari a 31,4 MJ/Kg.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: potere calorifico del carbone.

Ti lasciamo infine alcuni link che ti potrebbero interessare:

Quanto vale il PCI del metano?

Studia con noi