Poder calorífico

O poder calorífico é a cantidade de enerxía que a unidade de masa dunha materia pode desprender ao producirse unha reacción química de oxidación (quedan excluídas as reaccións nucleares, non químicas, de fisión ou fusión nuclear).

O poder calorífico expresa a enerxía máxima que pode liberar a unión química entre un combustible e o comburente e é igual á enerxía que mantiña unidos os átomos nas moléculas de combustible, menos a enerxía utilizada na formación de novas moléculas nas materias (xeralmente gases) formadas na combustión. A magnitude do poder calorífico pode variar segundo como se mida. E así, segundo a forma de medir utilízanse as expresións poder calorífico superior (abreviadamente, PCS) e poder calorífico inferior (abreviadamente, PCI).

A maioría dos combustibles usuais están compostos de carbono e hidróxeno, que ao arder se combinan co osíxeno formando dióxido de carbono (CO₂) e auga (H₂O) respectivamente. Cando se investigou cientificamente o proceso da combustión, considerouse que para o bo funcionamento das caldeiras onde se producía, era necesario que os gases queimados saíran polo conduto de fumes a unha certa temperatura mínima para xerar o tiro térmico necesario para un bo funcionamento. Esta temperatura está por encima dos 100 °C, polo que a auga producida non se condensa, e pérdese a calor latente ou calor de cambio de estado, que para a auga é de 2261 quilojoules (540 quilocalorías) por quilogramo de auga, polo que houbo necesidade de definir o poder calorífico inferior, para que as caldeiras tiveran, aparentemente, uns rendementos máis prácticos.

Por isto, usouse a denominación poder calorífico superior para a calor verdadeiramente producida na reacción de combustión e poder calorífico inferior para a calor realmente aproveitable, a producida sen aproveitar a enerxía da condensación da auga e outros procesos de pequena importancia.

A maior parte das caldeiras e os motores acostuman expulsar a auga formada en forma de vapor, pero actualmente existen caldeiras de condensación que aproveitan a calor de condensación, con rendementos moito máis altos que as tradicionais, superiores ao 100% do PCI, pero, por suposto, sempre inferiores ao 100% do PCS. Non obstante, para condensar o vapor, non poden quentar a auga a máis duns 70 °C, o que limita os seus usos e ademais, soamente poden usarse con combustibles totalmente libres de xofre (como a maioría dos gases combustibles), para evitar condensacións ácidas; por falta de temperatura suficiente e, polo tanto, por falta de tiro térmico, nestas caldeiras a evacuación dos gases debe facerse por medio dun ventilador.

É a cantidade total de calor desprendida na combustión completa dunha unidade de volume de combustible cando o vapor de auga orixinado na combustión está condensado e contabilízase, por conseguinte, a calor desprendida neste cambio de fase.

O poder calorífico dunha mostra de combustible mídese nunha bomba calorimétrica. A mostra de combustible e un exceso de osíxeno inflámase na bomba e tras a combustión, mídese a cantidade de calor. A bomba arrefríase con este fin a temperatura ambiente. Durante dito arrefriamento, o vapor de auga condénsase e esta calor de condensación da auga está incluída no calor resultante.

É a cantidade total de calor desprendida na combustión completa dunha unidade de volume de combustible sen contar a parte correspondente á calor latente do vapor de auga xerado na combustión, xa que non se produce cambio de fase, e expúlsase como vapor. É o valor que interesa nos usos industriais, por exemplo fornos ou turbinas, porque os gases de combustión que saen pola cheminea están a temperaturas elevadas, e a auga en fase vapor non condensa. Tamén é chamado poder calórico neto, xa que ao poder calorífico superior réstase a calor latente de condensación.

Algúns exemplos de materiais e os seus poderes caloríficos: