Из чего состоит уголь? какова химическая формула угля

Химическая формула угля, процесс его образования и использование в промышленности

Уголь в различных своих модификациях может иметь цвет от коричневого до черного. Он является хорошим топливом, поэтому его используют в преобразовании тепловой энергии в электрическую. Образуется он в результате накопления растительной массы и прохождения в ней физико-химических процессов.

Различные модификации угля

Накопление древесной массы в болотистой почве приводит к образованию торфа, который является предшественником угля. Формула торфа достаточно сложная, кроме того, для этой разновидности угля не существует конкретного стехиометрического соотношения. Сухой торф состоит из атомов углерода, водорода, кислорода, азота и серы.

Далее торф при длительном воздействии высокой температуры и больших давлений, возникающих в результате протекания геологических процессов, претерпевает ряд следующих угольных модификации:

1. Бурый уголь или лигнит.
2. Битум.
3. Каменный уголь.
4. Антрацит.

Конечным продуктом этой цепи преобразований является твердый графит или графитоподобный уголь, формула которого представляет собой чистый углерод C.

Древесина карбонового периода

Около 300 млн лет назад в карбоновый период большая часть суши нашей планеты была покрыта гигантскими папоротниковыми лесами. Постепенно эти леса вымирали, и древесина накапливалась в болотистых почвах, на которых они произрастали. Большое количество воды и грязи создавали препятствия для проникновения кислорода, поэтому мертвая древесина не разлагалась.

В течение длительного времени вновь отмершая древесина покрывала более старые слои, давление и температура которых постепенно увеличивались. Сопутствующие геологические процессы в конечном итоге привели к образованию залежей угля.

Процесс карбонизации

Термин «карбонизация» подразумевает метаморфические преобразования углерода, связанные с увеличением толщины древесных пластов, тектоническими движениями и процессами, а также с увеличением температуры в зависимости от глубины напластований.

Увеличение давления в первую очередь изменяет физические свойства угля, химическая формула которого остается неизменной. В частности, изменяется его плотность, твердость, оптическая анизотропия и пористость. Увеличение же температуры изменяет саму формулу угля в сторону увеличения содержания углерода и уменьшения кислорода и водорода. Эти химические процессы приводят к увеличению топливных характеристик угля.

Каменный уголь

Эта модификация угля очень богата углеродом, что приводит к высокому коэффициенту теплоотдачи и обуславливает ее использование в энергетической промышленности к качестве основного топлива.

Формула каменного угля состоит из битумных субстанций, дистилляция которых позволяет выделить из него ароматические гидрокарбонаты и вещество, известное под названием кокс, которое широко используется в процессах металлургии. Помимо битумных соединений, в каменном угле много серы. Этот элемент является главным источником загрязнения атмосферы при сжигании угля.

Каменный уголь имеет черный цвет и медленно горит, создавая пламя желтого цвета. В отличие от бурого угля, его теплота сгорания больше и составляет 30-36 МДж/кг.

Формула угля имеет сложный состав и содержит множество соединений углерода, кислорода и водорода, а также азота и серы. Такое разнообразие химических соединений стало началом развития целого направления в химической промышленности – карбохимии.

В настоящее время каменный уголь практически вытеснен природным газом и нефтью, однако два важных его направления использования продолжают существовать:

• основное горючее на тепловых электростанциях;
• источник кокса, получаемого путем бескислородного горения каменного угля в закрытых домнах.

Для чего нужны вентиляционные заслонки на гриле?

Вентиляционные заслонки, которые имеются на днище и крышке гриля, регулируют приток воздуха. Чем больше приток воздуха, тем сильнее жар, который исходит от углей, и, следовательно, тем чаще их надо подкладывать. Чтобы уменьшить скорость горения, вентиляционную заслонку на крышке обычно прикрывают наполовину, а саму крышку оставляют, по возможности, закрытой. Вентиляционную заслонку на днище гриля в процессе приготовления следует всегда держать открытой, чтобы огонь не погас.

Когда древесный уголь, а особенно прессованные с наполнителем угольные брикеты сгорают, то, как правило, образуется некоторое количество золы. Если в чаше гриля скапливается много золы, она может закупорить вентиляционную заслонку и тогда приток кислорода будет затруднен. Поэтому приблизительно каждый час следует обязательно прочищать вентиляционные отверстия, несколько раз открывая и закрывая вентиляционную заслонку.

Почему его стоит приобрести

Теперь можно спокойно отправляться на природу даже после дождя и не беспокоиться, что не удастся найти сухих веток для костра. В комплекте с основным товаром для жарки мяса и овощей, как правило, идет также пакет, в котором его удобно транспортировать.

Преимущества бездымного гриля:

• чрезвычайно современный дизайн;
• тихая работа;
• регулируемая температура;
• отсутствие риска возгорания;
• на зажигание очага уходит от 3 до 5 минут;
• экологичность;
• легко чистить.

Вспомните, как сложно поддерживать нужную температуру на стандартном гриле с сеткой. Порой достаточно всего на минуту отойти, чтобы шашлык безнадежно сгорел во внезапно разыгравшемся пламени. Но бездымный прибор будет делать это за вас!

На сегодняшний день в магазинах уже есть такое инновационное оборудование с разными типами оформления, так что можно подобрать тот, который идеально впишется в интерьер вашего дома или террасы, например.

Зачем делают отверстия?

Щели или отверстия, влияющие на герметичность корпуса мангала, чаще всего делают на боковых стенках. На длинной стороне короба прорези располагают либо по верхнему, либо по нижнему уровню стенки.

Наиболее важные — нижние отверстия. Через них уголь напрямую соприкасается с воздухом и разгорается то сильнее, то слабее, вне зависимости от воли и усилий того, кто готовит блюдо.

Многие видят ценность прорезей в быстром разгорании углей. Поддув обеспечивает горение топлива, но, к сожалению, неравномерное.

Воздушная камера внизу мангала, присутствующая у некоторых моделей с двойным дном – первое из них образует решетка – выполняет те же функции, что и боковые щели: дает улучшенный воздухообмен. Возможность его плотно закрыть после этапа разгорания топлива – хорошее решение для такого типа мангалов.

Что такое бездымный гриль

Такое название было присвоено устройству со многими функциями, которое обеспечивает большой комфорт при жарке мяса и овощей. Розжиг углей в оригинальном гриле происходит при использовании специального геля. При этом приступать к приготовлению пищи — согласно обещаниям производителей, можно уже через 3-4 минуты после розжига.

Прибор очень экономичный в смысле потребления угля — требует около 8 небольших брикетов на один час запекания мяса или овощей при температуре 204 градуса Цельсия. Вы можете использовать его практически в любом месте, в любое время года и в любую погоду — будь то солнце или дождь.

Есть также встроенный вентилятор. Он обеспечивает равномерность нагрева решетки. Такая система также дает возможность полностью оградить жар от углей при помощи поворота, расположенного на корпусе тумблера-переключателя.

Небольшой размер и безопасность устройства при использовании позволяют взять его в поездку в лес или к озеру. Только представьте — пикник в лодке! Также можно включать бездымный угольный гриль прямо в доме, на балконе или террасе. Соседи перестанут жаловаться на дым, и вы сможете наслаждаться чарами лета.

Происхождение каменного угля

Минерал начал образовываться задолго до появления человека. Примерный возраст – 400–200 миллионов лет. До сих пор у ученых нет однозначного мнения касательного того, растения какой группы образовали залежи каменного угля. Большинство считают, что это папоротниковидные.

Существуют 4 основные теории, пытающиеся объяснить, как образовался каменный уголь:

1. Самая распространенная – образование торфа, а затем угля произошло из-за распада папоротников, плаунов, хвощей. Однако эта теория не может объяснить пласты ископаемых толщиной в 400–700 метров. Ведь для образования 500 метров ископаемых требуется 2000 метров торфа, т. е. растения одних видов должны были произрастать на территории миллионы лет без изменений погодных условий.
2. Термическая теория – медленное тление растительных остатков в условиях среды с малым содержанием кислорода с постепенным превращением в обычный уголь, а затем – в каменный. Однако при этом внутри ископаемых не сохранились бы части растений.
3. Версия с морской водой. Упав в океан, растения подвергались длительному процессу углефикации, находясь под давлением и без кислорода. Теория подтверждается морскими находками – водорослями, песком.
4. Абиогенная – уголь появлялся путем нагревания метана в присутствии водорода и углекислого газа. По этой теории, находки в пластах являются не остатками растений, а пиролитическим графитом, потому нельзя достоверно определить возраст добываемых ископаемых.

При добыче и обработке в пластах ископаемого иногда встречаются удивительные находки:

• вертикально стоящие стволы деревьев;
• огромные каменные глыбы весом до 73 кг, имеющие метаморфическое или вулканическое происхождение;
• изделия из золота и металла, что указывает на продолжающийся процесс углеобразования;
• моллюски, раковины, кольчатые черви;
• округлые предметы, напоминающие яйца динозавров.

Какой уголь выбирать для топки?

Что такое уголь? Это продукт растительного происхождения, в состав которого входят углероды и негорючие примеси. Именно они образуют после прогорания золу и шлакообразные вещества. Соотношение двух компонентов везде разное. Именно оно, а также «возраст» природного топлива определяет марку угля. Специалисты различают несколько разновидностей.

Самый «молодой» вид угля – лингит. Он имеет довольно рыхлую структуру. Если взять в руки комок лингита, он быстро рассыплется и потеряет форму. Такой уголь чаще всего используется в тепловых электростанциях, а вот для отопления дома лингит не подходит.

Материал для печей, работающих на угле – основной критерий выбора топлива и печи. Разберем эти качества подробнее.

Когда растопка печи успешно завершена и дрова весело полыхают в топливнике, остается только следить за тепловым режимом работы и вовремя подкладывать новые поленья. Что касается режима, то его рекомендуется поддерживать постоянно на одном уровне, избегая перегрева

Поддержание оптимального теплового режима и своевременное подкладывание поленьев – оптимальный способ правильно топить печь дровами, хотя и не слишком удобный в ночное время. Вставать среди ночи не хочется никому, хотя при крепком морозе на улице этого не избежать, иначе к утру дом выстынет. Во время непрерывной топки в течении нескольких суток зольник приходится вычищать {amp}amp;на ходу{amp}amp;

, чтобы обеспечить поступление воздуха в камеру сжигания.Операция производится с помощью железного совка в тот момент, когда основная масса древесины прогорела и в топливнике остается несколько головешек. Надо произвести шуровку в камере сгорания кочергой, прикрыть вьюшку, а затем распахнуть дверцу поддувала и быстро удалить золу совком в металлическое ведро.

Важно. На полу перед дверцами печи всегда должен лежать лист металла шириной до 1 м

Вне зависимости от того, уголь или дрова будут применяться в качестве основного топлива, розжиг выполняется одинаково. Для начала следует очистить зольную камеру и топливник, используя кочергу, совок и веник. После очистки не забудьте веником удалить остатки золы из притворов дверец, в противном случае они будут закрываться неплотно.

Чтобы разжечь печку, надо действовать согласно инструкции:

• уложить на колосниковую решетку несколько смятых листов бумаги и несколько тонких лучин. Применять жидкое горючее для растопки недопустимо;
• из тонких поленьев сделать закладку примерно на 2/3 объема топки. Дрова можно сложить {amp}amp;домиком{amp}amp; или крест-накрест, делая просветы для воздуха. Тут как раз и пригодятся коротыши, о которых говорилось ранее;
• открыть вьюшку примерно наполовину, дверцу поддувала приоткрыть на четверть;
• через открытую дверку основной камеры поджечь бумагу, потом ее закрыть. Хорошо, когда у вас установлена топка для печи с панорамным стеклом, тогда процесс хорошо виден. Если стекла нет, дверцу оставляют немного приоткрытой и наблюдают за горением, регулируя подачу воздуха дверкой зольника. Обычно вначале ее открывают наполовину, а когда древесина разгорится – прикрывают.

Горение угля: его разновидности и их характеристика

Сегодня самым распространенным твердотопливным сырьем видом является дерево и уголь. Однако уголь намного превосходит древесину по времени сгорания, а так же его показатели теплоотдачи выше. При всем этом расходуется угля значительно меньше чем дров.

Уголь имеет свои разновидности, которые обладают разными качествами и характеристиками. Каждый вид имеет свою глубину залегания, а так же разный способ его добычи.

Разновидность ископаемого топлива:

На угле могут работать печки и различные котлы

Самыми молодыми залежами является бурый уголь. Этот вид угля содержит большое количество влаги (40%) и летучих веществ (50%), а вот углерода в его составе совсем немного (50 – 70%). Обычная температура горения молодой породы немного выше дерева и равняется 350 градусам, а теплота сгорания бурого угля – 3500 ккал/кг. Применение каменного угля можно считать самым распространенным. Его температура сгорания составляет 470 градусов, при которой тепла выделяется где-то 7000 ккал/кг, а происходит это за счет большого содержания углерода, более 75%, а влаги присутствует всего лишь 13 – 15 %. Остается последний вид – антрацит. Это самое труднодоступное топливо и очень дорогое. Однако оно является самым эффективным из всех известных видов твердого топлива, которое можно добыть из недр земли. Его температура возгорания равна 500-600 градусов и это не предел, в отдельных случаях она может достигать 2250 градусов, а теплота сгорания может равняться 8350 ккал/кг.

Недостатки

Как и любое другое современное устройство, этот гриль имеет свои отрицательные стороны. Главный минус бездымного оборудования — его большой вес. Конечно, теоретически перемещение по территории сада или дому вполне возможно, однако задача усложняется тяжестью конструкции. Портативный прибор для жарки овощей и мяса, работающий на аккумуляторе, может дать сбой, так как дело имеем все же с техникой. Но тут все зависит от надежности прибора и завода-производителя.

Покупка такого гриля — это решение людей, которые привыкли отдыхать и вообще ни о чем не беспокоиться. Цена устройства может быть завышенной, но она оправдана тем комфортом, который дарит такая конструкция.