(Combustibles, Brennstoffe, fuel). — В обыденной жизни топливо имеет столь важное значение для согревания жилищ и приготовления пищи, что вместе с хлебом, одеждою и жилищем занимает место между предметами первостепенной потребности. Но на это при современном положении вещей у образованных народов идет только небольшая доля топлива; главная масса его расходуется ныне для паровых двигателей и заводско-фабричных дел, где топливо и носит название "горючего" материала и где стоимость его самого и доставки составляет нередко столь важную статью расхода, что самые места устройства многих заводов, особенно горных и металлургических, избираются по местонахождению дешевого и соответствующего делу топлива. В Англии из 100 пудов сжигаемого каменноугольного (исключительно применяемого) топлива только 20 п. идет для отопления жилищ и для варки пищи, около 40 п. для получения и обработки чугуна, железа, стали, меди и др. металлов, около 30 п. на всякие (пароходные, паровозные и постоянные — фабричные) паровые машины и около 10 п. на добычу извести, газа, стекла, соли, сахара и т. п. заводские предприятия. Ценность многих очень важных, особенно строительных, товаров, напр. извести, цемента, кирпича и т. п., на местах производства (из местного сырья) зависит в сильнейшей мере от цены топлива. Его потребление уже лет 30-ть возрастает в гораздо сильнейшей пропорции, чем идет возрастание числа жителей и потребляемого хлеба, по той причине, что топливом не только заменяется работа других двигателей (лошадей, ветра, воды и т. п.), но и увеличивается производство множества полезностей, например достигается быстрота передвижения, масса и скорость производства и т. п. Так как годовая добыча одного каменного угля (см. это сл. и "Толковый тариф" Менделеева, 1892 г., стр. 392) ныне превосходит 500 млн. тонн, или 30000 млн. пуд., а дерево, торф и нефть потребляются также в громаднейших размерах, а размеры потребления все еще явно возрастают и определяют возможность современного развития промышленной жизни и силы стран, то вопросы, касающиеся Г. материалов, имеют первенствующее значение в экономическом отношении. Они должны быть поставлены ныне рядом вслед за вопросами хлебного продовольствия; в недалеком же будущем международное значение Г. материала должно приравняться со значением хлеба, как видно уже из того, что в международной торговле ныне обращается не менее 2000 млн. пуд. топлива и не более 1000 млн. пуд. хлебных товаров (1. с., стр. 152), всякого же рода производство последних с развитием мирных наклонностей и сельскохозяйственных знаний всюду возрастает, тогда как добыча топлива поныне [Впереди предвидится возможность добычи как силы, так и тепла, для производства которых идет топливо, от солнечных лучей, водопадов, ветров, морских приливов и т. п., так что нет повода считать истощение топлива окончательным условием сокращения условий дальнейшего развития жизни людей; но разумное экономическое решение вопросов этого рода составляет задачу будущих веков, ныне же тесная связь всей жизни цивилизованных стран с пользованием Г. материалами не может подлежать сомнению и показывает, очевидно, что всякое топливо должно с течением времени дорожать, как подорожало всюду дерево, когда-то составлявшее исключительный вид топлива. ] вполне зависит от природных его запасов. Все соображения этого рода заставляют подробнее изучать и узнавать топливо для того, чтобы пользоваться Г. материалами с наибольшею разумною экономиею. Сведения, относящиеся к этому предмету, излагаются в статьях о разных видах топлива (см., напр., Каменный уголь, Торф, Нефть, Водяной газ, Генераторный газ и др.), о способах их применения (см. Дым, Печь, Очаг, Горн и др.) и о пользовании ими для нагревания, отопления, выпаривания, накаливания, перегонки, паровых котлов (см.) и т. п. Здесь же мы совокупляем сведения об относительном значении различных Г. материалов, применяемых в технике, которая неизбежно должна начинаться с изложения сведений, касающихся топлива, и уже во множестве случаев должна избирать вид или род топлива из многих местных сортов, сообразуясь с их относительною ценностью и значением. Так, напр., в Москве заводчику предстоит выбор между непосредственным применением дров, торфа, подмосковных углей (сходных с бурым углем), настоящих каменных углей (донецких, уральских и английских), древесного угля, кокса, нефтяных остатков и предварительным превращением их в генераторные или др. виды газового топлива. Этот предмет, сложный в экономическом [Не только современная цена топлива имеет здесь значение, но и возможность удовлетворения усиливающемуся спросу, обеспеченность доставки, расходы хранения и т. п. Так, напр., торф или тростник могут служить прочным топливом, имеющим определенную цену, только при ограниченном спросе, точно так же древесное топливо не может не дорожать при известной степени возрастания спроса. Только каменноугольное топливо, добыча которого удешевляется при возрастании потребляемой его массы, имеет свойство при увеличении спроса если не дешеветь, то по крайней мере оставаться в прежней цене, потому что предложение (добыча) может усиливаться с ростом спроса.] и техническом [Количество тепла, пирометрическое его достоинство, процент лучистой теплоты, степень сухости, возможность плотной и равномерной нагрузки на решетку, потребность усиленной тяги воздуха, образование пламени различной степени длины, содержание в дыме сернистых соединений и много тому подобных сторон предмета иногда заставляют с технической стороны отдавать предпочтение известным родам и видам топлива перед другими и обращать внимание даже на форму и размеры кусков топлива, помимо его относительной ценности.] отношениях, может быть правильно обсуждаем только при специальном ознакомлении с предлагаемыми местными видами топлива; здесь же мы ограничимся лишь: I) общими сведениями о главных видах топлива, могущего применяться или применяемого в России; II) сравнением теплопроизводительной способности типических видов топлива; III) сведениями о тех температурах (или о пирометрических свойствах Г. материала, как нередко выражаются), которые достигаются ныне при употреблении разных видов топлива, и IV) общими сведениями о применении и потреблении Г. материала, потому что эти сравнительные сведения необходимо иметь прежде всего в виду при выборе и пользовании Г. материалом в технике и общежитии.

I. Роды и виды Г. материалов. Так как топливо, сгорая, дает преимущественно газы и пары, уходящие в воздух, то есть истребляется окончательно, то не всякие виды Г. веществ могут служить топливом, и только те, которые не имеют другого более ценного применения. Такими веществами оказываются только углеводородные соединения, и между ними должно отличать, с одной стороны, растительные [Животные вещества вообще дороги, а потому служат Г. материалами только в исключительных условиях, напр. как отбросы переработки сала, ворвани и костей.] и ископаемые (минеральные), а с другой — твердые, жидкие и газообразные. Но разделение первого рода не представляет никакой физической определенности, потому что, напр., торф и лигниты (виды бурых углей) несомненно и очевидно имеют растительное происхождение, а между тем должны быть относимы к ископаемым видам Г. материалов, а потому мы располагаем обзор применяемых сортов топлива по трем родам: твердые, жидкие, газообразные виды Г. материалов.

а) Между твердыми видами Г. материалов первое место во всех отношениях должно быть дано: дереву или дровам (см.). Как топливо, они отличаются тем, что содержат много элементов воды (кислорода и водорода) как в виде гигроскопической влажности, так и в самом составе Г. материала, так что горит почти исключительно углерод, входящий в состав дерева, и при горении расходуется много тепла на превращение в пар (содержащийся в дыме) образующейся воды. Оттого дерево имеет слабую нагревательную и малую пирометрическую способность сравнительно с большинством других Г. материалов, но обладает более или менее длинным [Наиболее длинное пламя дают из наших деревьев сосна, береза, наиболее короткое — осина и ольха.] пламенем и не содержит сернистых соединений, а потому особенно пригодно для топки паровиков (где не требуется высокой температуры) и для переделки многих металлов, особенно же когда взято в виде угля. Состав дерева всякого рода (с корою, как идет в топливо) оказывается почти тождественным, а именно из клетчатки и лигнина или инкрустирующего вещества (см. Волокна растений, Древесина, Дерево, Лигнин и др.) в такой пропорции, что, судя по совокупности сделанного мною свода анализов (всего 431 анализ) Шёдлера и Петерсена, Шевандье и Виолетта, в 100 весовых частях дерева содержится [Должно заметить, что кора и камбиальный слой (что под корою) в дереве богаче, чем его внутренность, зольными и азотистыми веществами. Для дерева в виде щепы (без коры) можно считать вообще не более 0,16 азота и 0,6 золы. Для дерева без коры, кроме того, содержание кислорода больше, чем дано здесь, а именно в высушенном состоянии около 43-44%.]:

При обычном пользовании деревом как Г. материалом [Сводя извлеченные из опыта данные для сухой перегонки несмолистых видов дерева, я нашел, что они хорошо согласуются с вышеприведен. составом дерева, как видно по сопоставлению состава и среднего относительного количества всех продуктов сухой перегонки дерева. А именно из 100 частей по весу дерева средним числом получается: угля около 25 ч., уксусной кислоты около 6 ч., древесного спирта 3,2 ч., дегтя около 6,2 ч., воды около 45 ч. и газов около 14,6 ч. по весу. Принимая, судя по анализу, состав газа на 100 кил. дерева; 5,2 литров СО ₂, 2,6 литр. СО, столько же СH ₄ и около 1,3 литра C₂H₄, получим, что в газообразных продуктах содержится (на 100 ч. дерева) около 6 ч. углерода, 0,7 водорода и 8 ч. кислорода, а в жидких углеродистых продуктах около 9,2 С, 1,3 Н и 4,8 О; прилагая же сюда содержание указанных элементов в воде и угле, получим как раз вышеприведенный состав дерева. Такая проверка среднего выражения состава дров как Г. материала тем более необходима, что нередко встречается иное выражение состава обычного древесного топлива, несогласное с действительностью. В круглых числах можно принять эмпирический состав обычного древесного топлива близким к С ₁₅H₄₄O₂₀ или С ₁₈ Н ₄₂O₂₀. Во всяком случае, как давно известно, в дереве водорода более, чем следует для образования воды из кислорода, в нем заключающегося. При сушении уходит около 5Н ₂ O.], должно иметь в виду первый из указанных составов как такой, который отвечает "сухим" в практическом смысле дровам. Но когда (напр. в стеклоделии или гончарном деле) требуется получить от дров возможно высокие температуры, тогда их искусственно сушат и иногда второй из вышеприведенных составов (потеря 27% воды) будет ближе к действительности; но расчет показывает, что при помощи древесного топлива с трудом получаются темпер. пламени, превосходящие 1050° Ц. Как твердое топливо, дерево обыкновенно представляет крупные куски, требующие периодического забрасывания (шурфования); для полного горения оно требует все время избыток притекающего воздуха, а именно в два раза больший его массы, теоретически потребной для превращения всего углерода в СО ₂ и всего водорода в воду, что вместе с составом (см. далее) и служит объяснением невозможности получить с этим Г. материалом высших, необходимых в технике, температур.

Эти свойства еще в большей мере принадлежат всяким травянистым видам топлива и их малоизмененным продуктам, каковы: солома, кизяк, торф, жмыхи, костра, тростник, хвоя и т. п., уже потому, что они рыхлы, удерживают много влаги и дают прорываться избытку охлаждающего воздуха, а по составу приближаются к дереву. В сильно прессованном и высушенном виде, однако, эти виды топлива очень близки к дереву, как видно и по составу. Но в обычном виде главным недостатком этих видов топлива, особенно торфа, должно считать содержание в них больших количеств воды и зольных (землистых) начал, сильно уменьшающих теплопроизводительность данного весового количества Г. материала, так как они тепло поглощают, а не развивают. Торф без золы и гигроскопической воды содержит около 60% С, до 6% Н, около 1,5% N и до 32 ½ кислорода, следовательно, и в нем водорода более, чем следует для образования воды с содержащимся кислородом. Сумма же количеств воды и золы в большинстве обычных сортов торфа близка к весу его Г. части, а именно той и другой негорючей подмеси примерно содержится поровну, и тогда торф становится топливом очень невысокого достоинства. Состав соломы и других травянистых растений настолько близок к составу дерева, что должно упомянуть лишь о большем содержании золы. Для непосредственного получения высоких температур эти виды топлива непригодны уже потому, что очень объемисты, быстро сгорают и с ними приходится часто вводить топливо, а тогда врывается избыток охлаждающего воздуха. Поэтому они применяются исключительно там, где не требуется высокой температуры, напр. для отопления жилищ, для испарений, паровиков и т. п.

Бурые угли, происходящие от дерева (лигниты), травянистых растений и пропитанных смолами глин и сланцев, представляют ископаемое топливо среднего состава между вышеупомянутыми Г. материалами и каменными углями. Часто содержат много землистых подмесей, иногда легко рассыпаются на воздухе и вследствие всего этого редко превосходят по достоинству торф, который, встречаясь чаще, особенно в России, заслуживает во всех отношениях большего внимания. Во всяком случае бурые угли, как и торф, относятся к числу пламенных видов Г. материала, пригодных исключительно для местного употребления.

Каменные угли в различных своих видоизменениях (см. Каменный уголь) — от близких к бурым углям и еще богатых кислородом до антрацитов, наиболее из всех природных Г. материалов богатых углеродом, — представляют ныне самое важное значение в экономическом и техническом отношениях, потому что удобно сохраняются, встречаются (особенно после механического очищения от колчеданов и сланцев) с малым содержанием золы, мало впитывают воду, представляют очень концентрированное топливо (1 пуд заменяет от 2-х до 3-х пудов дерева), удобное для перевозки, и могут удовлетворять разнообразнейшим требованиям техники, представляя всякие градации от длиннопламенного топлива до калильного (как древ. уголь). Рассматривая этот предмет в статье Каменные угли, мы далее даем только средний и предельные составы обычных в практике каменных углей, считая в том числе и антрациты.

Древесный уголь и кокс суть виды твердого топлива, получаемые через разложение (обугливание, см. Сухая перегонка, Кокс, Уголь) предшествующих горючих материалов. В практике эти виды непламенного (калильного) топлива всегда содержат, кроме углерода, водорода и кислорода, еще золу и поглощенную вследствие пористости воду, количество которой редко бывает менее 5%. Назначаются они преимущественно для каления или нагревания предметов, помещенных среди горящего Г. материала, и требуют, как другие виды твердого топлива, избытка воздуха; но при его недостатке и избытке дают, если взяты в сколько-либо высоком слое, окись углерода, т. е. горючий генераторный (см.) газ.

б) Между жидкими Г. материалами первое место принадлежит нефтяным продуктам, как ископаемому топливу высшего достоинства, потому что в этом Г. материале содержатся только горючие углеводородные элементы и очень мало кислорода, азота и золы. Но так как обычная нефть дает ценные продукты: бензин, керосин, смазочные масла и вазелин (см.), то для топлива назначаются или "нефтяные остатки" (мазут), т. е. труднолетучие части нефти, из которой отогнаны более ценные нефтяные продукты, или такие сорта нефти (см.), которые не способны по своему составу давать более ценных осветительных и смазочных материалов. Выгодность такого топлива определяется не только его составом, но и тем, что его, как жидкость, заставляют втекать в очаг в надлежащем количестве и разбрызгивают (пульверизуют) в мелкие капли, при чем избегается ручной труд истопников, достигается равномерность горения и количество воздуха, расходуемого для полного горения, уменьшается, получается пламя желаемой длины и может достигаться высокая температура. Таким образом, нефтяные остатки составляют драгоценное по качеству топливо, применение которого ограничивается сравнительно малыми количествами нефти. Каменного угля добывается во всем мире не менее 30000 млн. пуд., а добыча всей нефти не превосходит 600 млн. пуд., и если бы вся она ушла на топливо, то и тогда не заменила бы ¹/₃₀ доли потребляемого каменного угля. Незаменимое для получения сильно светящего газа, для быстрого получения тепла, напр. в пожарных насосах, для бездымной топки пароходов (напр. военных) и для тому подобных специальных требований, нефтяное топливо для сжигания под обычными паровиками и топками применяется в сколько-либо значительных размерах только в России благодаря совокупности неблагоприятных условий для наиболее широкого развития бакинской нефтяной промышленности (см. Вазелин, Нефть, остатки). Нефтяные отбросы (остатки обработки), равно как и всякие масляничные, смолистые и дегтярные жидкости, получающиеся в виде непригодных для других потреблений отбросов, в сравнительно малых количествах идут как топливо обыкновенно на тех самых заводах, где они получаются. Если бы дальнейшие геологические изыскания указали местонахождения изобильных запасов нефти и ее ценность не равнялась бы современной, то это могло бы доставить технике незаменимый Г. материал.

в) Газообразными Г. материалами служат, во-первых, природные горючие углеводородные газы, выделяющиеся из трещин или буровых скважин земли близ местонахождений нефти, напр. в окрестностях Баку, в Пенсильвании и в Китае. Это топливо столь высокого качества [Оно выше нефти по достоинству не только потому, что богаче водородом, но и потому, что жидкая нефть, превращаясь в газообразные продукты горения, должна поглотить скрытую теплоту, и 2) c мешение газа с воздухом совершеннее всякой пульверизации, а потому можно избежать, взяв газ, всякого избытка воздуха.], что в Американских Штатах его проводят трубами на металлургические заводы за сотни верст. Но искусственное превращение всяких других видов топлива в горючие газы оказывается также чрезвычайно важным успехом техники последней половины текущего столетия, хотя при таком превращении часть тепла тратится (скрывается) на газообразование (разложение), по-видимому, напрасно. Однако, прежде всего должно заметить, что горение всякого углеводородистого вещества, горящего пламенем, неизбежно сопровождается образованием горючих газов. Образовавшиеся газы, сгорая, и дают пламя. Но не в этом здесь дело, а в том, что, получив сперва газы, их легко уже затем вполне сжигать на счет лишь того количества воздуха, которое потребно для горения, тогда как твердые виды топлива или неполно сгорают, или требуют большого избытка воздуха, потому что не могут хорошо проникаться воздухом и с ним совершенно смешиваться, избыток же входящего воздуха поглощает много тепла для накаливания до температуры дыма. Поэтому газообразные виды топлива особенно пригодны там, где требуются (напр. в металлургии, в стеклоделии и т. п.) высокие температуры. Здесь оказываются весьма выгодными особые приспособления (генераторы, см.) для предварительного превращения Г. материала в газы еще и потому, что для непосредственного получения высоких температур пригодны только изысканно доброкачественные (плотные и богатые углеродом, но бедные кислородом) виды Г. материала, напр. кокс, и лучшие угли, тогда как горючие газы, дающие высокие температуры, могут давать всякие роды Г. материалов, напр. шишки хвойных деревьев, торф, дерево и т. п., лишь бы они не содержали избытка минеральных веществ, накаливание которых (в генераторных газах), отнимая теплоту, препятствует экономическому получению горючих газов. Однако простое получение горючих газов в ретортах, как при добыче светильного газа или при сухой перегонке дерева, не может быть экономическим средством для добычи горючих газов уже по той причине, что при этом главная масса углерода (напр. кокс) остается, не переходя в газ, в реторте, а потому такой газ применяют как топливо только в лабораториях, где о ценности топлива не заботятся, а имеют в виду лишь удобство получения высоких температур, и еще там (напр. на заводах сухой перегонки костей, дерева, смол и т. п.), где горючие углеводородные газы составляют побочный продукт производства. Главный и важнейший во всех отношениях способ производства Г. газов составляет превращение угля в Г. окись углерода (см.) СО, чему первообраз дали колошниковые, или доменные, газы (см. Доменное производство). На свойстве углеродистых веществ давать Г. газ окиси углерода основано получение генераторного газа (см.), содержащего главным образом смесь окиси углерода с азотом; количество этого последнего обыкновенно по объему (и по весу, потому что плотности азота и окиси углерода равны) в 2 ½ и даже в 3 раза более, чем окиси углерода, а потому водяной газ (см.), содержащий преимущественно смесь Г. водорода с почти равным объемом окиси углерода, заслуживает предпочтение в том случае, когда Г. газ следует распределять по трубам и проводить на расстояние. Но получение водяного газа много сложнее, чем генераторного газа, так как требует попеременного пропускания через генератор перегретого пара и воздуха, тогда как генератор. газ происходит прямо при действии воздуха на угольное топливо генератора, а потому вполне достоин внимания даусоновский газ (см.), получающийся при единовременном пропускании через генератор, содержащий углеродное топливо, как водяного пара, так и воздуха, при чем получается газ, содержащий как бы смесь генераторного газа с водяным. Хотя эта новейшая форма Г. газа не представляет самостоятельного изобретения, но носит в себе задатки такой дешевизны и практичности производства, что эту форму топлива более, чем водяной газ, справедливо можно считать "топливом будущего" [В будущем можно ждать, прежде всего, того, что большие заводы и фабрики, а затем и целые города уничтожат отдельные топки и будут производить такой газ в центральных заводах, разводя его затем по трубам в очаги, через что достигается немаловажная экономия как труда, так и топлива. Еще далее впереди видна возможность производства Г. газа в самых слоях залегания минерального топлива, что даст возможность эксплуатировать тонкие слои каменного угля, ныне не разрабатываемого, и проведения его на далекие расстояния по трубам вместо перевозки по железным дорогам.], тем более, что такой газ вполне пригоден для газовых двигателей, а следовательно, и для производства электрического освещения, и для всяких целей нагревания, при которых тогда не может быть и речи ни о неполноте горения, ни о дыме (см.).

II. Теплопроизводительность Г. материала. Вполне (до СО ₂ и Н ₂ O) сжигая на счет газообразного кислорода в калориметре (см.) под обыкновенным давлением [ Калориметрические определения ведутся также и при увеличенном давлении сжигающего кислорода (т. е. при постоянном объеме) в калориметрических бомбах (obus calorimétrique), подобных изображенной на рис. к соотв. статье, но тогда в получаемых числах производят соответственную поправку для приведения к постоянному давлению. ] одну весовую часть данного топлива и охлаждая все продукты горения до исходной, обыкновенной, температуры, то есть превращая всю образующуюся воду в жидкое состояние, получают для каждого топлива его теплопроизводительность, или теплотворную (калориметрическую) способность, выражаемую в единицах тепла (калориях, или малых калориях, означаемых через к или с) или в тысячах единиц тепла (больших калориях, К или С). Если, например, для клетчатки С ₆ Н ₁₀ О ₅ дается число 4143 к. (или 4 ¹/₇ К), то это значит, что 1 гр. этого вещества, сгорая в СО ₂ и H₂O, развивает такое количество тепла, что им 4143 гр. воды нагреются на 1° Ц. Для определенных химических индивидуумов (напр. для чистых простых или сложных тел) количество теплоты, развиваемой горением, может быть определено и выражено с тем большею точностью, чем точнее примененные калориметрические способы и чем большей степени чистоты и определенности свойств (напр. кристаллического состояния, постоянства температуры кипения и т. п.) взято исследуемое вещество; но для Г. материала этой полной определенности состава и свойств быть не может по существу дела, а потому здесь неизбежно довольствоваться лишь круглыми, приближенными или предельными цифрами. Притом нередко для получения калориметрических данных Г. материалы вполне высушивают и выбирают (или расчетом находят) образцы, лишенные зольных (минеральных, землистых) подмесей, чего в действительном пользовании Г. материалами делать нельзя, а потому в практике отопления и всякого нагревания следует с надлежащею осмотрительностью пользоваться числами, приводимыми для теплопроизводительности. Заметив, что, вполне сгорая, чистейший древесный уголь развивает 8080 к., водород 34500 к., окись углерода 2430 к., болотный газ СН ₄ 13250 к., и в дальнейшем изложении пользуясь этими числами для расчетов, мы приводим затем для Г. материалов лишь данные, относящиеся к той степени влажности и других подмесей (золы), с коими Г. материалы действительно применяются в практике [Достаточно указать, что дерево применяется как Г. материал обыкновенно с содержанием 20-25% такой влаги, которая может выделиться из дерева без его изменения, что в бурых углях и торфе нередко содержится боле e 15% золы (до 30%) и боле e 20% влаги и что в каменных углях обыкновенно сумма золы и влаги не менее 10%, чтобы видеть, как глубоко должны отличаться практические числа от тех, кот. получаются для Г. материалов, лишенных воды и считаемых не содержащими золы. Так, тульский уголь в естественном виде (около 17% золы и 10% воды) дал Шерер-Кестнеру и Менье (1873) 5794 к., а при расчете без воды и золы — 7687 к.], хотя эти подмеси тепла не развивают, а только его поглощают [Однако колчеданы FeS₂, составляющие минеральную подмесь всяких каменных углей, при горении развивают теплоту, которая объясняет часть тех разностей, которые получаются для теплопроизводительности каменных углей по расчету состава и по прямому опыту.] при практическом пользовании Г. материалами. Достоинство топлива, очевидно, прежде всего, зависит от величины его теплопроизводительности, а потому твердое суждение о данном Г. материале получается только при знании этой величины. Опытные исследования в калориметрах разных Г. материалов доныне весьма немногочисленны [ Вследствие сравнительной сложности сколько-либо точных калориметрических определений по прежним способам; но ныне, когда разработан скорый способ определения теплоты горения в бомбах (Бертело, Штоман, Малер), эти определения можно производить быстрее, чем органический анализ, и данные этого рода, конечно, будут пополняться быстрее, чем было до сих пор. ] и преследовали преимущественно вопросы термохимических сведений, а не технических, а потому весьма важно особо остановиться на способе вычисления теплопроизводительности на основании знания состава Г. материала. Первоначально (Вельтер 1822, Бертье 1835) полагали, что количество развивающегося тепла пропорционально количеству потребного для горения кислорода, а потому, определив его (по способу Бертье накаливали Г. материал с РbO и по количеству восстановленного свинца судили о расходе кислорода), прямо судили о теплопроизводительности топлива, умножая вес расходуемого (на 1 весов. часть Г. материала) кислорода на 3000. Так, напр., для сжигания 1 гр. чистого угля идет 2 ²/₃ гр. кислорода, что дает произведение 8000 к., близкое к действительно получаемому. Для горения 1 гр. водорода идет 8 гр. кислорода, а потому получается произведение 24000 к., гораздо менее действительного. Для СО по способу Бертье вычисляется 1713 к., а по опыту 2430 к. [Здесь следует обратить внимание на то, что уголь, твердое тело, сгорая, дает газ СО ₂, а водород, газ, сгорая, образует жидкую воду, а для сравнения, очевидно, следовало бы взять все тела (действующие и происходящие) в газообразном виде. Тогда пропорциональность тепла количеству кислорода ближе к действительности. Напр. при горении водорода на 1 часть кислорода 3625 к., для CH₄ — 3000, для C₂H₄ — 3250, для СО — 4250, C ₆H₆ — 3145 к.]. Если же вычисляемые числа далеки от наблюдаемых при столь простом составе, как для взятых примеров, то очевидно, что для Г. материалов этот способ расчета не может быть удовлетворительным. Но его все же можно применять при сравнительном испытании сходственных видов Г. материалов, тем более, что результат прямого опыта получается легко, хотя не чужд большой погрешности, зависящей от летучести составных начал (продуктов сухой перегонки) Г. материала, которые исчезают от сжигания (при накаливании Г. материала в тигле с РbО). Если же элементарный состав Г. материала известен, то вместо того, чтобы искать количество потребного для горения кислорода, гораздо проще, по предложению Дюлонга, прямо находить теплоту горения, отвечающую содержащемуся углероду, считая его в виде угля и содержащегося "свободного" водорода, считая за таковой тот, который не находит в составе Г. материала соответственного ему количества кислорода (на 1 часть водорода 8 частей кислорода, как в воде). Для примера такого расчета возьмем уголь из Голубовки (Донецкая область, на юг от Лисичанска). Состав этого угля, исследованного (1873) Scheurer-Kestner et Ch. Meunier-Dolfus, был следующий:

*) Авторы дают лишь общую сумму содержания кислорода + азота + серы = 11,48%. Количество последней очень изменчиво, но редко мене e 1%. Те же авторы определили, что во многих исследованных ими каменных углях содержится от 0,5 до 1,1% азота, а потому я принял здесь содержание 0,6% азота. Количество кислорода получено, таким образом, за вычетом принятых количеств азота и серы.

**) Зола каменных углей происходит отчасти на счет сгорания колчедана, а потому вес ее в угле менее, чем получается после сжигания, если сера в колчедане особо определена, или же вес золы в угле больше находимой после сжигания, если в число зольных веществ включать и колчедан. Точные определения не сделаны ни здесь, ни в большинстве других определений, где даны калориметрические данные.

Этот каменный уголь дал названным авторам в калориметре 7505 ед. тепла. Кроме углерода, горючими элементами в нем должно считать 1% серы + (4,75 — 9,88:8) водорода. Следовательно, развивали тепло 3,52% водорода, а так как 1 часть водорода, сгорая, развивает 34500 к., то каждый процент 345 к. и потому 3,52% Н в свободном состоянии дают 1214,4 к. А так как 1 часть серы, сгорая в SO₂, дает 2250 к., то 1% S дает 22,5. Уголь древесный развивает, сгорая, 8080 к., следовательно, 77,57% его дадут 6259,6 к. В сумме это тепло горючих элементов = 6259,6 + 1214,4 + 22,5 = 7496,5. Это число, найденное по составу, вполне отвечает калориметрическому определению в пределе его степени точности, которая не превосходит 1%, здесь же разность гораздо менее. А так как содержащаяся в угле cepa дает лишь доли процента теплопроизводительности, то при расчете ее из состава можно ограничиться одним сведением о содержании С, H и О. Если через с означим % углерода в Г. материале, через h процентное содержание водорода и через о кислорода, то теплопроизводительность Г. материала можно принять равною (правило Дюлонга):

с. 80,8 + [h - (о/8)] 345 калорий.

Хотя такой способ определения теплопроизводительности не может, по существу дела (ибо при образовании соединений из угля, водорода и кислорода выделяется или поглощается теплота, см. Термохимия), отличаться совершенною точностью [Так, клетчатка содержит 44,4% углерода и для нее h — (o /8) = 0, а потому вычисляется 3591 калор., а по определениям Штомана, она дает 4146 кал. (новые определения 1892 г. дали ему 4185, а Малеру 4200 калор). Вообще для веществ, подобных клетчатке, расчет дает менее, чем опыт, примерно на 10-15%. Заметим, сверх того, что Mahler (1892), произведя многие определения нагревательной способности разных видов топлива и полагая теплоту горения угля = 8140 кал., пришел к следующей эмпирической формуле: Q = 81,4 c + 335h — 31(о + п), гдe с, h, о и n суть процентные содержания элементов в горючем, полагая его не содержащим ни гигроскопической воды, ни золы. А так как с + h + o + n = 100, то предшествующая формула получает вид: Q = 111,4 с + 375 h — 3000. Это видоизменение формулы Дюлонга, представляя дальнейшее приближение к действительности, не имеет особого значения, потому что числа, разочтенные по ней, недалеки от тех, которые дает формула Дюлонга, и все же представляют разности от наблюдаемых чисел. Разница становится очевидною для дерева и т. п. видов топлива, п. что формула Дюлонга дает менее, чем действительность, а формула Малера более.], но так как Г. материалы уже вследствие изменчивости содержания воды и золы сами по себе не могут представлять ни постоянства состава, ни полного постоянства теплопроизводительности, то для практического сравнения различных видов Г. материала совершенно достаточно данных, находимых описанным способом. А потому мы приводим вслед за сим таблицу, в которой дается средний и предельный состав обычных видов топлива, и находимую из него их теплопроизводительность. Но для дальнейших расчетов к этим числам должно добавить данные о количестве кислорода [На 1 часть сгорающего углерода при его превращении в СО ₂ присоединяется ³²/₁₂ или 2 ²/₃ кислорода, а на 1 ч. водорода 8 ч. кислорода.], потребного для сжигания одной весовой части каждого Г. материала. А так как при средней температуре [Хотя средняя температура наружного воздуха в северных климатах ниже 20°, но воздух, входящий в топку, чаще всего нагрет выше этой температуры.] в 20° воздух, содержащий около ²/₃ возможной влажности (см. Воздух), должно принять содержащим около 23% по весу кислорода, то, помножив вес потребного кислорода на 4,35, получим вес воздуха, который необходим для сжигания 1 весовой части топлива. Это число дано в последнем столбце таблицы.