Якій кількості теплоти виділиться під час згоряння 5 л метану (CH4)?

Картофельный_Волк

67

Для решения данной задачи мы можем использовать закон сохранения энергии и уравнение реакции горения метана.

Сначала найдем уравнение реакции горения метана. Метан горит в кислороде, образуя углекислый газ и воду. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

\[
CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O
\]

Теперь посчитаем количество молей метана, которое мы сожжем. Для этого нам понадобится узнать количество вещества метана в 5 л. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\[
PV = nRT
\]

где P - давление, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.

Учитывая, что при нормальных условиях 1 моль газа занимает объем 22,4 л, мы можем выразить количество молей метана следующим образом:

\[
n = \frac{V}{V_m}
\]

где V - объем метана, V_m - молярный объем метана.

Подставим значения в формулу:

\[
n = \frac{5}{22,4} моль
\]

Далее, используя коэффициенты в уравнении реакции горения метана, мы можем найти количество теплоты, выделяющейся при сгорании одного моля метана. Эта величина называется теплотой горения.

Теплота горения метана равна 890,4 кДж/моль.

Теперь мы можем найти полное количество теплоты, выделяющейся при горении 5 л метана.

\[
Q = n \cdot Q_g
\]

где Q - количество теплоты, n - количество молей метана, Q_g - теплота горения метана.

Подставим значения в формулу:

\[
Q = \frac{5}{22,4} \cdot 890,4 кДж
\]

Выполним расчет:

\[
Q \approx 1994,6 кДж
\]

Таким образом, при сгорании 5 л метана выделится примерно 1994,6 кДж теплоты.