Verbrandingen zijn exotherme reacties en de reactiewarmte heet verbrandingswarmte.
Warmte wekken we op door brandstoffen te verbranden.
Een brandstof is een brandbare stof die we voornamelijk gebruiken als energiebron.
Niet iedere brandbare stof levert (bij volledige verbranding) evenveel warmte.
We drukken de verbrandingswarmte van een brandstof meestal uit in kJ per kg of, voor een gas, in kJ per m3.
De eenheid van warmte is de joule (spreek uit: zjoel),
symbool J. Meestal gebruiken we de kilojoule, kJ. De joule is overigens niet
alleen de eenheid voor warmte, maar voor energie in het
algemeen.
Brandstoffen
De belangrijkste brandstoffen zijn voor ons de fossiele brandstoffen (aardgas, aardolie en steenkool).
In sommige landen en streken vormt hout (niet-fossiele brandstof) de belangrijkste brandstof.
Hout
Chemisch gezien bestaat hout grotendeels uit organischmateriaal. Hout heeft de globale samenstelling: (C6H10O5)n. Wanneer hout brandt, zieje vlammen boven het stuk hout: hout levert bij verhitting dus (brandbare)gassen en dampen. Door de hitte treedt ook ontleding van de organische stoffenop, waardoor koolstof (houtskool) overblijft. Deze verbrandt, gloeiend, alslaatste.
Houtskool
Werkers in een houtskoolbranderij (kolenbranders genoemd)bereiden het maximum aan koolstof uit hout. Ze verhitten hout afgesloten van delucht, waardoor brandbare gassen en dampen ontwijken en houtskool achterblijft.Houtskool bestaat hoofdzakelijk uit koolstof.
Wanneer houtskool is opgebrand, blijft een fijn grijs poederover, de as. Deze as bestaat uit onbrandbare bestanddelen van houtskool (onderandere metaaloxiden).
Houtskool werd vroeger vooral gebruiktals onmisbare hulpstof voor het bereiden van ijzer uit ijzererts. Toen het houtschaars werd in Europa stapte men over op een andere vorm van koolstof, namelijk cokes. Cokes wordt bereid uit steenkool (zie Steenkool in het thema‘SK 06 Koolwaterstoffen’).
Voedselheeft ook, zoals iedere brandstof, een verbrandingswarmte (zie BINAS tabel 56).
Om ons lichaam op temperatuur te houden zijn twee groepenstoffen van belang:
stoffen die ons extern verwarmen (brandstoffen),
voedingsstoffen die in het lichaam worden'verbrand'.
Onze voeding bestaat grotendeels uit brandbare stoffen vanhet type CxHyOz. Een voorbeeld is glucose, C6H12O6. Via de ademhaling nemen we O2 op en geven we CO2 en H2Oaf.De temperatuur tijdens de reactie komt niet boven de 37 oC. Wenoemen dit wel langzame verbranding. Deze langzame verbranding kanuitsluitend plaatsvinden onder invloed van enzymen die in ons lichaam aanwezigzijn. Langzame verbranding is altijd een volledige verbranding.
Rendement
Bij verwarmen treedt vrijwel altijd warmteverlies op, want meestal komt niet alle warmte terecht op de plaats van de gewenste bestemming.
We spreken van het rendement (of: nuttig effect) van een verwarmingsinstallatie.
Het rendement is het gedeelte van de toegevoerde warmte dat uiteindelijk effectief gebruikt wordt voor de opwarming. Het rendement drukken we meestal uit in een percentage. Zo heeft een cv-ketel een bepaald rendement, bijvoorbeeld 90% voor een HR-ketel.
Elektriciteitscentrale
We verstoken veel brandstof om elektriciteit op te wekken.
Dat gebeurt in een elektriciteitscentrale.Ook een centrale werkt met een bepaald rendement:
ze zet slechts een gedeelte van de verbrandingswarmte om in elektrische energie.
Bij alle onderdelen van een centrale treden energieverliezen op.
Tot ca. 1980 was een rendement van 42% gebruikelijk voor een brandstofgestookte elektriciteitscentrale. Tegenwoordig haalt men 50, zelfs 55%, een grote vooruitgang.
Feit blijft dat slechts ongeveer de helft van de energie van de brandstof omgezet wordt in elektrische energie! De rest gaat verloren als afvalwarmte.
Een nieuwe Eneco-centrale in Rotterdam Europoort, die in 2010 operationeel moet zijn, zal een rendement hebben van bijna 70%.