Дано:
- Объем газовой смеси = 1 м³
- Состав газовой смеси:
- Метан (CH4) = 75%
- Этан (C2H6) = 15%
- Водород (H2) = 8%
Найти:
- Объем кислорода, необходимого для сжигания газовой смеси.
- Объем воздуха, необходимого для сжигания газовой смеси.
Решение:
Сначала найдем объем каждого компонента в газовой смеси:
- Объем метана (CH4) = 1 м³ * 0.75 = 0.75 м³
- Объем этана (C2H6) = 1 м³ * 0.15 = 0.15 м³
- Объем водорода (H2) = 1 м³ * 0.08 = 0.08 м³
Теперь найдем количество кислорода, необходимого для полного сжигания каждого компонента:
- Для метана (CH4):
- Уравнение реакции: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
- На 1 моль метана требуется 2 моля кислорода. Поскольку 1 м³ метана при н.у. соответствует 1 моль, то для 0.75 м³ метана потребуется:
- 0.75 м³ * 2 = 1.5 м³ O2
- Для этана (C2H6):
- Уравнение реакции: 2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O
- На 2 моля этана требуется 7 молей кислорода. Следовательно, на 1 моль этана требуется 3.5 моля кислорода. Для 0.15 м³ этана потребуется:
- 0.15 м³ * 3.5 = 0.525 м³ O2
- Для водорода (H2):
- Уравнение реакции: 2H2 + O2 → 2H2O
- На 2 моля водорода требуется 1 моль кислорода, то есть на 1 моль водорода требуется 0.5 моля кислорода. Для 0.08 м³ водорода потребуется:
- 0.08 м³ * 0.5 = 0.04 м³ O2
Теперь суммируем объем кислорода для всех компонентов:
- Общий объем кислорода = 1.5 м³ + 0.525 м³ + 0.04 м³ = 2.065 м³ O2
Объем воздуха:
Воздух состоит примерно на 21% из кислорода. Чтобы найти объем воздуха, необходимый для сжигания, используем следующую формулу:
- Объем воздуха = Объем кислорода / 0.21
- Объем воздуха = 2.065 м³ / 0.21 ≈ 9.83 м³
Ответ:
- Объем кислорода, необходимого для сжигания 1 м³ газовой смеси = 2.065 м³ O2
- Объем воздуха, необходимого для сжигания 1 м³ газовой смеси ≈ 9.83 м³ воздуха