Osaisko kukaan fysiikkaan enemmälti perehtynyt laskea paljonko energiaa Jouleina sisältää
4%: nen butaani/ilmaseos. Butaania siis 4%.
Seoksen kokonaismäärä esim. 1 millilitra.
Seos on normaalissa ilmanpaineessa ???
4%: nen butaani/ilmaseos. Butaania siis 4%.
Seoksen kokonaismäärä esim. 1 millilitra.
Seos on normaalissa ilmanpaineessa ???
Vastaukset 4
Vanhimmat
V-%(C5H10) = 4%
Ilma sisältää tuommoiset 21% tilavuudestaan happea.
V-%(O2) = 21%
C5H10 + 7.5O2 ===> 5CO2 + 5H2O I x2
2C5H10 + 15O2 ===> 10CO2 + 10H2O
Butaanin ainemäärä: n(butaani) = V/Vm = 0,04l/22,41mol/l = 0,0017849...mol
Hapen ainemäärä: n(happi) = V/Vm = 0,21l/22,41mol/l = 0,0093708...mol
Vertailemalla ainemääriä ja reaktioyhtälön kertoimia voi havaita, että kaikki butaani palaa.
Lähtöaineet
1mol butaania sisältää:
-3mol C-C sidoksia -> 3x348
-10mol H-C sidoksia - > 10x412
7.5 mol happea:
-7.5 mol O=O sidoksia -> 7.5x496
Yhteensä +8884kJ
Lopputuotteet
5mol hiilidioksidia:
-10mol O=C sidoksia -> 10x743
5mol vettä:
-10mol O-H sidoksia -> 10x463
Yhteensä -12060kJ
ΔH= -12060kJ + 8884kJ = -3176kJ
Reaktio on eksoterminen ja lämpöä siis vapautuu 3176kJ/l. Yhdessä millissä 3.176kJ/ml
reaktion vapautuva energia on nyt laskettu yhtä moolia butaania kohden, mutta 0,0017849...mol butaania vapauttaa energiaa 5,6688 J/ml tuota seosta.
Butaani palaa:
C4H10 6,5O2 -> 4CO2 5H20
Litrassa tuota seosta on 0,21l happea ja 0,04 litraa butaania.
Butaanin ainemäärä:
n(C4H10) = V/Vm = 0,04L:22,41l/mol = 0,0017849...mol
Hapen ainemäärä:
n(O2) = V/Vm = 0,21:22,41l/mol = 0,0093708...mol
Reaktioyhtälön kertoimien mukaan n(butaano)/n(happi) = 1/6,5 = 0,1538... ja ainemäärien suhteet ovat 0,0017849/0,0093708 = 0,19047... joten
Kaikki buutaani palaa.
Lähtöaineet
1mol butaania sisältää:
-3mol C-C sidoksia -> 3x348
-10mol H-C sidoksia - > 10x412
6.5 mol happea:
-6.5 mol O=O sidoksia -> 6.5x496
Yhteensä 8388kJ
Lopputuotteet
4mol hiilidioksidia:
-8mol O=C sidoksia -> 8x743
5mol vettä:
-10mol O-H sidoksia -> 10x463
Yhteensä -10574kJ
ΔH= -10574kJ 8388kJ = -2186kJ mooli butaania palaessa vapautuu tämä lämpö.
0,0017849...mol butaania palaa, vapautuu lämpöä 3,90kJ. Tämän verran vapautuu litrasta tätä kaasuseosta. Milli on tuhannesosa tästä, eli
3,90x10^-3 kJ/ml = 3,90 J/ml
Takaan tehtävän virheellisyyden ;)
Toivottavasti joku taitavampi korjaa
Kiitos vaivannäöstä. Sainkin itse laskeskeltua propaanille arvon 3,5 J/ml, joten uskoisin vastauksen olevan oikein.
Nyt pitäis saada vielä seuraavanlainen asia laskettua:
Oletetaan että meillä on suljettu systeemi (säiliö) jossa kyseinen kaasuseos poltetaan. Kysymys kuuluu:
Kuinka suuri osa vapautuvasta energiasta muuttuu lämmöksi ja kuinka suuri osa kaasun kineettiseksi energiaksi (paineen nousu) ?.
Asiaa voisi pintapuolisesti funtsia esim. polttomoottorin hyötysuhdetta tarkastelemalla, joka kuulemma on parhaimmillaan luokkaa 40%, eli vissiin jotain sitä luokkaa muuttuu kineettiseksi ja loppu lämmöksi....???