Визначте об єм повітря, необхідний для згоряння природного газу об ємом 2 м3 (у складі якого є метан - 94%, етан

Шоколадный_Ниндзя

13

Чтобы решить эту задачу, мы должны знать объемную долю кислорода в атмосферном воздухе. Обычно кислород составляет около 21% объема атмосферного воздуха.

Теперь давайте рассмотрим состав горючего газа подробнее. В задаче сказано, что в природном газе содержатся метан (94%), этан (2%), пропан и бутан (по 1,5%), а также негорючие примеси.

Сначала найдем количество кислорода, необходимое для полного сгорания каждого компонента горючего газа.

Для метана (CH4) молекулярная формула выглядит следующим образом:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Из уравнения видно, что для полного сгорания 1 молекулы метана необходимо 2 молекулы кислорода.

Аналогично для этилена (C2H6):
C2H6 + 7/2O2 -> 2CO2 + 3H2O

В данном случае полное сгорание 1 молекулы этана потребует 7/2 молекулы кислорода.

Для пропана (C3H8):
C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O

И в данном случае полное сгорание 1 молекулы пропана потребует 5 молекул кислорода.

Наконец, для бутана (C4H10):
C4H10 + 13/2O2 -> 4CO2 + 5H2O

1 молекула бутана требует 13/2 молекул кислорода для полного сгорания.

Теперь мы можем продолжить и вычислить количество молекул каждого газа в данном объеме природного газа.

Для метана:
Объем метана = 2 м3 * 94% = 1.88 м3
Молярная масса метана (CH4) = 16 г/моль
Количество молей метана = масса / молярную массу = 1.88 м3 / 16 г/моль = 0.1175 моль

Для этана:
Объем этана = 2 м3 * 2% = 0.04 м3
Молярная масса этана (C2H6) = 30 г/моль
Количество молей этана = масса / молярную массу = 0.04 м3 / 30 г/моль = 0.0013 моль

Для пропана и бутана:
Объем пропана = 2 м3 * 1.5% = 0.03 м3
Молярная масса пропана (C3H8) = 44 г/моль
Количество молей пропана = масса / молярную массу = 0.03 м3 / 44 г/моль = 0.0007 моль

Объем бутана = 2 м3 * 1.5% = 0.03 м3
Молярная масса бутана (C4H10) = 58 г/моль
Количество молей бутана = масса / молярную массу = 0.03 м3 / 58 г/моль = 0.0005 моль

Теперь мы можем расчитать количество молекул кислорода, необходимое для полного сгорания каждого газа. Найденные мольные значения умножим на соответствующие коэффициенты кислорода.

Для метана:
Количество молекул кислорода для метана = 0.1175 моль * 2 = 0.235 моль

Для этана:
Количество молекул кислорода для этана = 0.0013 моль * (7/2) = 0.00455 моль

Для пропана:
Количество молекул кислорода для пропана = 0.0007 моль * 5 = 0.0035 моль

Для бутана:
Количество молекул кислорода для бутана = 0.0005 моль * (13/2) = 0.00325 моль

Теперь сложим все количества молекул кислорода, чтобы найти общее количество молекул кислорода, требующееся для полного сгорания природного газа.

Общее количество молекул кислорода = 0.235 моль + 0.00455 моль + 0.0035 моль + 0.00325 моль = 0.2463 моль

Теперь мы можем найти объем кислорода, необходимый для сгорания этого количества газа. Для этого мы умножим количество молекул кислорода на его молярный объем.

Молярный объем газа при нормальных условиях (0˚C и 1 атм) равен около 22.4 л/моль.

Объем кислорода = 0.2463 моль * 22.4 л/моль = 5.51 л

Таким образом, для сгорания природного газа объемом 2 м3, содержащего 94% метана, 2% этана, по 1,5% пропана и бутан