Какой объем воздуха будет использован при сгорании 20 м3 природного газа, содержащего 90% метана, 5% этана

Morzh

16

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится знать состав природного газа, а также его стехиометрические соотношения при сгорании. Давайте начнем с состава природного газа.

Природный газ, содержащий 90% метана, 5% этана и 5% пропана, можно считать смесью этих трех газов. Из этой информации мы можем сделать вывод, что объем метана составляет 90% от общего объема газа, объем этана составляет 5% от общего объема газа, а объем пропана также составляет 5% от общего объема газа.

Теперь нам необходимо знать стехиометрические соотношения при сгорании каждого из этих газов. Согласно уравнению сгорания метана, 1 молекула метана (CH_4) требует 2 молекулы кислорода (O_2) для полного сгорания и образует 1 молекулу углекислого газа (CO_2) и 2 молекулы воды (H_2O). Соотношение реагентов и продуктов в данном случае равно 1:2:1:2.

Таким образом, для 20 м^3 метана требуется 40 м^3 кислорода, и образуется 20 м^3 углекислого газа и 40 м^3 воды.

Аналогичные стехиометрические соотношения существуют и для сгорания этана (C_2H_6) и пропана (C_3H_8). Давайте их также учтем.

Для этана:
1 молекула этана (C_2H_6) требует 7 молекул кислорода (O_2) и образует 2 молекулы углекислого газа (CO_2) и 3 молекулы воды (H_2O). Соотношение реагентов и продуктов в данном случае равно 1:7:2:3.

Для пропана:
1 молекула пропана (C_3H_8) требует 11 молекул кислорода (O_2) и образует 3 молекулы углекислого газа (CO_2) и 4 молекулы воды (H_2O). Соотношение реагентов и продуктов в данном случае равно 1:11:3:4.

Итак, чтобы рассчитать объем воздуха, использованного при сгорании 20 м^3 природного газа, мы должны рассмотреть объемы кислорода, необходимого для сгорания каждой из компонент газа, и просуммировать их. Давайте это сделаем:

Для метана:
Объем кислорода, необходимый для сгорания 20 м^3 метана, составляет 40 м^3 (так как согласно стехиометрическому соотношению, для 1 объема метана требуется 2 объема кислорода).

Для этана:
Объем кислорода, необходимый для сгорания 20 м^3 этана, составляет 140 м^3 (так как согласно стехиометрическому соотношению, для 1 объема этана требуется 7 объемов кислорода).

Для пропана:
Объем кислорода, необходимый для сгорания 20 м^3 пропана, составляет 220 м^3 (так как согласно стехиометрическому соотношению, для 1 объема пропана требуется 11 объемов кислорода).

Теперь мы можем просуммировать все объемы кислорода, необходимые для сгорания каждой из компонент газа:

40 м^3 (метан) + 140 м^3 (этан) + 220 м^3 (пропан) = 400 м^3

Таким образом, для сгорания 20 м^3 природного газа, содержащего 90% метана, 5% этана и 5% пропана, необходимо использовать 400 м^3 воздуха.