Termochemický příklad
Ahoj pomůže mi prosím někdo s tímto příkladem , děkuji moc za jakoukoli pomoc
K ohřevu nebo vytápění se používá zemní plyn. Zemní plyn obsahuje převážně methan (93−95 %), dále vyšší
uhlovodíky (1−5 %) a inertní plyny (0,5−2 %).
Pro následující výpočty předpokládejte, že je zemní plyn tvořen pouze methanem, který se chová jako
ideální plyn. K výpočtům využijte údaje uvedené v následující tabulce.
∆slH°(298,15 K)
[kJ·mol−1
]
CH4 (g) −74,69
CO2 (g) −393,51
H2O (g) −241,81
H2O (l) −285,84
O2 (g) 0
1) Zapište chemickou rovnicí dokonalého spalování CH4.
U jednotlivých látek uvádějte skupenský stav (s, l, g).
2) Vypočtěte, kolik tepla získáme:
a) spálením jednoho molu CH4,
b) spálením 1 m3 CH4, měřeno za teploty 25 °C a tlaku 101,325 kPa
3) Kolik kilogramů vody by se dalo ohřát z počáteční teploty 25 °C na teplotu 100 °C teplem
získaným spálením 1 m3 CH4?
Měrná tepelná kapacita vody je 4,18 kJ·kg−1
·K−1
, zanedbejte její závislost na teplotě.
4) Určete výhřevnost methanu, její hodnotu uveďte v MJ·m−3 (při 25 °C a 101,325 kPa).
K ohřevu nebo vytápění se používá zemní plyn. Zemní plyn obsahuje převážně methan (93−95 %), dále vyšší
uhlovodíky (1−5 %) a inertní plyny (0,5−2 %).
Pro následující výpočty předpokládejte, že je zemní plyn tvořen pouze methanem, který se chová jako
ideální plyn. K výpočtům využijte údaje uvedené v následující tabulce.
∆slH°(298,15 K)
[kJ·mol−1
]
CH4 (g) −74,69
CO2 (g) −393,51
H2O (g) −241,81
H2O (l) −285,84
O2 (g) 0
1) Zapište chemickou rovnicí dokonalého spalování CH4.
U jednotlivých látek uvádějte skupenský stav (s, l, g).
2) Vypočtěte, kolik tepla získáme:
a) spálením jednoho molu CH4,
b) spálením 1 m3 CH4, měřeno za teploty 25 °C a tlaku 101,325 kPa
3) Kolik kilogramů vody by se dalo ohřát z počáteční teploty 25 °C na teplotu 100 °C teplem
získaným spálením 1 m3 CH4?
Měrná tepelná kapacita vody je 4,18 kJ·kg−1
·K−1
, zanedbejte její závislost na teplotě.
4) Určete výhřevnost methanu, její hodnotu uveďte v MJ·m−3 (při 25 °C a 101,325 kPa).
Odpovědi
Diskuze
C(s) + 2H2(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) - 393,51 - 2*285,84 = -964,78 kJ
C(s) + 2H2(g) = CH4(g) - 74,69; CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) - Q
Hess. zák: Q-74,69 = -964,78 => Q = -890,09 kJ/mol
1: CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) - Q; 2a: 890,09 kJ
2b: n(CH4) = 1*101325/(8,314*298,15) = 40,8763 mol; Q = 40,8763*890,09 = 36383,6 kJ.
3: Na ohřátí 1kg vody je potřeba Q = 4,18*75 = 313,5 kJ/kg ; m(H2O) = 36383,6/313,5 = 116,06kg
4: Q(kond) = 2*(285,84-241,81) = 88,06 kJ/mol CH4 ; H = 890,09-88,06 = 802,03 kJ/mol
H = 40,8763*802,03 = 32784kJ/m3 = 32,784 MJ/m3.
OK?
:)
Výhřevnost: H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g) - 241,81; rozdíl je kondenzační teplo:
H2O(g) = H2O(l)+ ∆H(kond.) => ∆H(kond) = (-285,84- (-241,81)) = - 44,3 kJ/mol
Rozdíl mezi slučovacím nebo spalným teplem a výhřevností je v tom, že u slučovacího nebo spalného tepla jsou produkty ve stadardním stavu při 25°C, to u vody znamená kapalný stav. Zatím co u výhřevnosti jsou produkty plynné (aby voda nstříkala komínem. Ostatně proto v zadání máte u vody obě tepla. A vznikají v tomto případě 2 moly vody. proto Q(kond.) = 2*∆H(kond).
Jasné?
n = 1*101325/(R*T ) = 101325/(8,314*298,15) = 40,876 mol/m3. Když touto hodnotou vynásobím výhřevnost 1 mol CH4, dostanu výhřevnost 1m3, že?