Podle zákona o zachování energie se teplo generované spalováním palivového dřeva zcela mění na ohřev vody. Tepelná kapacita vody je 4,18 J/stupeň Celsia na gram, což znamená, že každý gram vody vyžaduje 4,18 J energie k ohřevu o jeden stupeň Celsia.
Pro výpočet množství potřebných palivového dřeva musíme vědět, kolik energie je potřeba k ohřevu 200 litrů vody (200 000 gramů) s počáteční teplotou 20 stupňů na konečnou teplotu 80 stupňů.
Teplotní rozdíl je 80-20 = 60 stupňů. Abychom vypočítali celkové množství tepla potřebné pro tento proces, vynásobíme hmotnost vody (200 000 gramů) teplotním rozdílem (60 stupňů) a tepelnou kapacitou vody (4,18 J / stupeň Celsia na gram):
Q = 200 000 g * 60 stupňů * 4,18 J / (Kroupy * g) = 501 600 000 J
Nyní víme, že k zahřátí 200 litrů vody na 80 stupňů budeme potřebovat 501 600 000 J energie. Zbývá jen zjistit, kolik energie vydává spalování jednoho palivového dřeva.
Energetická hodnota suchého dřeva
Energetická hodnota suchého dřeva závisí na druhu dřeva a jeho obsahu suchých látek. Dřevo se skládá hlavně z celulózy, ligninu a ethylcelulózy. Čím vyšší je obsah suchých látek ve dřevě, tím vyšší je energetická hodnota. Průměrná energetická hodnota suchého dřeva je asi 4500 kalorií na kilogram.
Pro posouzení množství suchého dřeva potřebného k ohřevu 200 litrů vody na 80 stupňů je třeba vzít v úvahu tepelnou kapacitu vody. Tepelná kapacita vody je 1 kalorie na stupeň Celsia na gram, neboli 4200 kalorií na kilogram. K zahřátí 200 litrů vody na 80 stupňů tedy bude potřeba přibližně 6720 000 kalorií.
Pro výpočet množství suchého dřeva potřebného k uvolnění takového množství tepla je třeba rozdělit celkový počet kalorií na energetickou hodnotu suchého dřeva. V tomto případě bude k dosažení požadovaného výsledku zapotřebí přibližně 1 493 kilogramů suchého dřeva.
Kolik dřeva potřebujete k ohřevu 200 litrů vody
K ohřevu 200 litrů vody na 80 stupňů bude potřeba určité množství suchého dřeva. Chcete-li vypočítat toto množství, musíte vzít v úvahu tepelnou kapacitu dřeva a jejich množství potřebné k dosažení požadované teploty.
Tepelná kapacita dřeva je množství tepla, které musí být předáno vodě, aby se zahřála. Měří se v joulech na stupeň Celsia na kilogram. U různých druhů dřeva se může tepelná kapacita lišit, ale v průměru je přibližně 2 000 J/G. Chcete-li převést tuto měrnou jednotku na kilogramy, musíte rozdělit tepelnou kapacitu na 1000. U suchého dřeva tedy bude tepelná kapacita asi 2 J/Kroupy.
Nyní můžete začít vypočítávat potřebné množství dřeva. K tomu je třeba vynásobit tepelnou kapacitu počtem litrů vody a rozdílem mezi konečnou a počáteční teplotou. To je:
Množství dřeva = (200 litrů) * (2 J / Kroupy) * (80 stupňů - počáteční teplota)
Vložením hodnot do vzorce získáme:
Množství dřeva = 400 * (80-počáteční teplota)
Například, pokud je počáteční teplota vody 20 stupňů, pak:
Počet palivového dříví = 400 * (80 - 20) = 400 * 60 = 24000
K ohřevu 200 litrů vody na 80 stupňů tedy budete potřebovat asi 24 000 gramů (nebo 24 kg) suchého dřeva.
Stanovení tepelného účinku suchého dřeva
Tepelný efekt neboli spalovací teplo popisuje množství tepla produkovaného při plném spalování určitého množství paliva. V případě suchého dřeva závisí tento ukazatel na jejich vlhkosti a hustotě. Obvykle se tepelný účinek suchého dřeva měří v kilokaloriích nebo megajoulech na kilogram paliva.
Při znalosti tepelného účinku suchého dřeva je možné určit počet potřebných palivových dříví pro úkol ohřevu určitého objemu vody. K tomu se používá vzorec:
- Určete tepelný účinek suchého dřeva vyjádřený v kilokaloriích nebo megajoulech na kilogram paliva.
- Vypočítejte požadované množství tepla pro ohřev vody pomocí vzorce Q = M * C * Δt, kde Q je tepelné množství, m je hmotnost vody, c je specifická tepelná kapacita vody, Δt je změna teploty.
- Vypočítejte požadovanou hmotnost suchého dřeva pomocí vzorce MDR = Q / tepelný efekt.
Stanovení tepelného účinku suchého dřeva tak umožňuje přesně vypočítat množství požadovaného dřeva, aby se dosáhlo požadované teploty vody. To je důležitý aspekt při plánování využití dřeva jako zdroje tepla.