Сгорание угля уравнение: Решение задачи 75

Как составить уравнения реакций горения угля, полиэтилена, парафина? / Справочник :: Бингоскул

Как составить уравнения реакций горения угля, полиэтилена, парафина?

добавить в закладки удалить из закладок

Содержание:

Реакции горения – взаимодействие вещества с молекулярным кислородом. Это одни из самых сложных реакций в расстановке коэффициентов методом подбора.

Уравнения реакций горения углеводородов

В результате горения простых веществ, как правило, образуются оксиды. Например, уравнение горения угля выглядит следующим образом:

С+О₂→СО₂

В процессе реакции горения органических веществ всегда образуются углекислый газ СО₂ и вода Н₂О. При расстановке коэффициентов количество атомов уравнивают в следующем порядке:

1. углерод С;
2. водород Н;
3. кислород О.

Например, реакция горения этена выглядит следующим образом:

С₂Н₄+О₂→СО₂+Н₂О

1. В левой части 2 атома углерода, а в правой – 1, поэтому перед углекислым газом СО₂ следует поставить 2.
   • С₂Н₄+О₂→2СО₂+Н₂О


2. Слева 4 атома водорода, а справа – 2. Т.о. перед водой должна стоять 2.
   • С₂Н₄+О₂→2СО₂+2Н₂О


3.  Слева 2 атома кислорода, а справа – 6. Для уравнивания количества атомов, перед молекулярным кислородом нужно поставить коэффициент 3.
   • С₂Н₄+3О₂→2СО₂+2Н₂О

Полиэтилен – полимер, состоящий из мономеров – этена. Таким образом, чтобы расставить коэффициенты в уравнении реакции горения полиэтилена, необходимо в реакции горения этена все коэффициенты умножить на степень полимеризации n.

[-CH₂-CH₂-]_n+3nО₂→2nСО₂+2nН₂О

Но не во всех уравнениях расстановка коэффициентов однозначная.

С₂Н₆+О₂→СО₂+Н₂О

1. Слева 2 атома углерода, а справа – 1, поэтому перед углекислым газом СО₂ необходимо поставить 2.
   • С₂Н₆+О₂→2СО₂+Н₂О


2. Слева 6 атомов водорода, а справа – 2. Т.о., перед водой необходимо поставить 3.
   • С₂Н₆+О₂→2СО₂+3Н₂О


3. В левой части уравнения 2 атома кислорода, а в правой – 7. Чтобы уравнять количество атомов, перед молекулярным кислородом необходимо поставить 3,5. Дробные коэффициенты, как правило, не ставятся. Чтобы перед всеми молекулами стояли целые числа, необходимо все коэффициенты умножить на 2.
   • 2С₂Н₆+7О₂→4СО₂+6Н₂О

Чтобы написать уравнение сгорания парафина следует учесть, что парафин – это смесь углеводородов C₁₈H₃₈…C₃₅H₇₂. В общем виде химическая реакция горения парафина описывается следующим образом:

C_nH_2n+2+(1.5n+0.5)O₂→nCO₂+(n+1)H₂O

Реакции горения производных углеводородов

В результате горения спиртов также образуются углекислый газ СО₂ и вода Н₂О.

С₂Н₅ОН+О₂→СО₂+Н₂О

Для упрощения расстановки коэффициентов, формулу спирта пишут в общем виде.

С₂Н₆О+О₂→СО₂+Н₂О

1. В левой части 2 атома углерода, а в правой – 1, поэтому перед углекислым газом СО₂ должна стоять 2.
   • С₂Н₆О+О₂→2СО₂+Н₂О


2. В левой части уравнения 6 атомов водорода, а в правой – 2. Перед водой следует поставить 3.
   • С₂Н₆О+О₂→2СО₂+3Н₂О


3. Слева 3 атома кислорода, а справа – 7. В этом случае коэффициенты перед всеми молекулами умножать на 2 не нужно, т.к. в правой части уравнения два соединения с атомами кислорода. Чтобы уравнять коэффициенты, перед молекулярным кислородом необходимо поставить 3.
   • С₂Н₆О+3О₂→2СО₂+3Н₂О

В реакциях горения галогенпроизводных углеводородов помимо углекислого газа СО₂ и воды Н₂О также выделяется соляная кислота НCl.  

Поделитесь в социальных сетях:

19 апреля 2022, 15:16

Could not load xLike class!

100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

Стиль ПинАп возник в 30-х годах XX века. Именно в это время редактор издания Life разместил в выпуске изображение девушки Гибсона. Это была модель Бетти Грейбл, которая считалась известной актрисой Америки. Она была представлена в открытом наряде и кокетливой позе. Казалось бы, что ничего необычного в этой фотографии не было. Но новаторство было в том, что такой снимок совершенно не сочетался с опубликованным материалом. Такой эксперимент дал потрясающий эффект в виде резкого увеличения читателей. Такую стратегию начали использовать и другие издания, которые пользовались популярностью в то время. Практически все издания использовали образы девушек Пинап в своих журналах, чтобы увеличить их популярность.

Вторым этапом в развитии Пин-ап стала Вторая мировая война. Считается, что термин Pin Up появился в это время. Солдаты делали вырезки из журналов и крепили постеры над своими кроватями или в других местах. Красивые и игривые девушки стали символом женской красоты. Именно они давали солдатам надежду на светлое будущее.

Основной аудиторией, которые покупали такие журналы и плакаты, были мужчины. Чаще всего, девушки Пинап не были придуманы художником. Они имели прототипы настоящих девушек. Для постеров и рисунков позировали известные в то время манекенщицы, актрисы и певицы. Каждая имела оригинальный образ, который цеплял зрителей своей неповторимостью.

Увидеть все самые известные работы, рисунки и плакаты Пинап можно на выставке, которая пройдет в Казахстане. Организаторы продемонстрируют самые красивые работы, на которых представлены известные модели стиля Pin Up. Выставка доступна совершенно бесплатно.

Закат эпохи Пин-ап?

С наступлением 60-х годов золотой век ПинАп подошел к концу. Это связано с тем, что появились более откровенные изображения, которые открыто демонстрировали все части тела. Сексуальная революция и выход журнала Playboy сумели вытеснить кокетливых девушек. Им на смену пришла кричащая сексуальность. Эталон женской красоты существенно изменился, ведь в моду стали входить силиконовые формы.

Сексуальная революция прогремела практически во всех развивающихся странах. Она воспринималась обычными людьми, как взрыв. Журналы, которые демонстрировали оголенные части тела без намека на скромность выпускались и покупались многомиллионными тиражами. Все, что ранее казалось недоступным и слишком пошлым, стали откровенно демонстрировать и распространять. Это оказалось главной причиной того, что стиль Pin Up на время утратил свою популярность.

Стиль Пин-ап сейчас – по-прежнему актуально

Но в последнее время часто слышится критика в адрес нового стандарта красоты, ведь он создан при помощи фотошопа и уколов. Современным людям надоела излишняя сексуальность и доступность, поэтому стиль Пин Ап снова входит в моду. Его популяризация связана с тем, что стилю свойствен эротизм, но он не демонстративный, а такой, который проявляется совершенно случайно. Юбка может подняться ветром, а резинка нижнего белья лопнуть в самый неподходящий момент, когда девушка чем-то занята. Платье модели может случайно оголить бедро по причине неудачного движения женщины. Благодаря прозрачным тканям и правильно подобранным позам, даже одетые девушки с картинки остаются загадочными.

Современный Пин Ап немного отличается от привычного, ведь девушкам доступно больше нарядов и более разнообразный макияж. Но главное, что он не демонстрирует сексуальность открыто, а только намекает на нее. Это самый эстетичный стиль, позволяющий подчеркнуть очарование, не создавая провокационный образ.

Глава 11: Горение (обновлено 31.05.10)

Глава 11: Горение (обновлено 31.05.10)

Глава 11: Возгорание
(Спасибо до Дэвид Bayless за помощь в написании этот раздел)

Введение — До этого точка теплоты Q во всех задачах и примерах была либо заданной значение или было получено из отношения первого закона. Однако в различных тепловые двигатели, газовые турбины и паровые электростанции полученный в результате процессов сжигания с использованием либо твердого топлива (например, уголь или дрова). жидкое топливо (например, бензин, керосин или дизельное топливо), или газообразное топливо (например, природный газ или пропан).

В этой главе мы познакомимся с химией и термодинамика горения родовых углеводородных топлив — (C _x H _y ), в котором окислителем является кислород, содержащийся в атмосферном воздухе. Обратите внимание, что мы не будем рассматривать сжигание твердого топлива или сложные смеси и смеси углеводородов, входящие в состав бензин, керосин или дизельное топливо.

Атмосферный воздух содержит примерно 21% кислорода (O ₂ ) по объему. остальные 79% «других газов» в основном азот (N ₂ ), т.е. будем считать, что воздух состоит из 21 % кислорода и 79 % азота. объем. Таким образом, каждый моль кислорода, необходимый для окисления углеводорода, сопровождается 79/21 = 3,76 моль азота. Используя эту комбинацию молекулярная масса воздуха становится 29 [кг/кмоль]. Обратите внимание, что это предполагается, что азот обычно не подвергается никакому химическому воздействию. реакция.

Процесс горения — Основной процесс горения можно описать топливом (т. углеводород) плюс окислитель (воздух или кислород), называемый

Реактивы , которые подвергаются химическому процессу с выделением тепла с образованием Товары сгорания так, чтобы масса сохранялась. в простейший процесс горения, известный как стехиометрический Сгорание , весь углерод в топливе образует двуокись углерода (CO ₂ ) и весь водород образует воду (H ₂ O) в продуктах, поэтому химическую реакцию можно записать так:

где z известен как стехиометрический коэффициент для окислителя (воздуха)

Обратите внимание, что эта реакция дает пять неизвестных: z, a, b, c, d, поэтому нам нужно решить пять уравнений. стехиометрический сжигание предполагает, что в продуктах нет избыточного кислорода, поэтому d = 0. Остальные четыре уравнения получаем из балансировки числа атомов каждого элемента в реагентах (углерод, водород, кислород и азот) с количеством атомов этих элементов в продукты.

Это означает, что ни один атом не разрушается и не теряется в реакция горения.

Элемент	Сумма в реагентах	=	Сумма в продуктах	Сокращенное уравнение
Углерод (C)	х		а	а = х
Водород (H)	и		2б	б = у/2
Кислород (O)	2z		2а+б	z = а + b/2
Азот (N)	2(3,76)z		2с	c = 3,76z

Обратите внимание, что образовавшаяся вода может находиться в виде пара или жидкой фазы в зависимости от температуры и давления продукты горения.

В качестве примера рассмотрим стехиометрическое горение метана (СН ₄ ) в атмосферном воздухе. Приравнивание моляра коэффициенты реагентов и продуктов получаем:

Теоретическое соотношение воздух-топливо и воздух-топливо -The минимальное количество воздуха, обеспечивающее полное сгорание топлива называется Теоретическая Air (также называемый Стехиометрический воздух ). В этом случае продукты не содержат кислорода. Если мы поставляем меньше, чем теоретический воздух, тогда продукты могут содержать углерод монооксида (CO), поэтому нормальная практика заключается в подаче более теоретический воздух, чтобы предотвратить это явление. это Превышение Air приведет к появлению кислорода в продукты.

Стандартная мера количества воздуха, используемого в процесс сгорания Air-Fuel Соотношение (AF), определяемое следующим образом:

Таким образом, рассматривая только реагенты метана сгорания с теоретическим воздухом, представленным выше, получаем:

Решенная проблема 11. 1 — В этой задачи мы хотим разработать уравнение горения и определить соотношение воздух-топливо для полного сгорания н-бутана (C ₄ Н ₁₀ ) с а) теоретическим воздухом и б) 50% избытком воздуха.

Анализ продуктов сгорания — Горение всегда происходит при повышенных температурах и будем считать, что все продукты сгорания (включая воду пар) ведут себя как идеальные газы. Так как газ у них разный. постоянных, удобно использовать уравнение состояния идеального газа в через универсальную газовую постоянную следующим образом:

При анализе продуктов сгорания имеется интересны несколько пунктов:

• 1) Что такое объемный процент конкретных продуктов, в частности двуокиси углерода (CO ₂ ) и углерод монооксид (СО)?

• 2) Что такое роса точка водяного пара в продуктах сгорания? Это требует оценка парциального давления паровой составляющей водяного пара продукты.

• 3) Имеются экспериментальные методы объемного анализ продуктов сгорания, как правило, делается на Сухой Основа , что дает объемный процент всех компонентов, кроме водяного пара. Это позволяет простой метод определения фактического соотношения воздух-топливо и избытка используемого воздуха в процессе горения.

Для идеальных газов мы находим, что мольная доля y _i i-го компонента в смеси газов при удельном давлении P а температура T равна объемной доле этого компонента.
Так как из молярного отношения идеального газа: P.V = N.R

у .Т, у нас есть:

Кроме того, поскольку сумма объемов компонентов V _i должны равняться общему объему V, имеем:

Используя аналогичный подход, мы определяем частичную давление компонента с использованием закона парциальных давлений Дальтона:

Проблема решена 11. 2 — В эта проблема Пропан (C ₃ H ₈ ) сжигается с 61% избыточного воздуха, который поступает в камеру сгорания при 25°С. Предполагая полное сгорание и полное давление 1 атм. (101,32 кПа), определите а) соотношение воздух-топливо [кг воздуха/кг топлива], б) объемный процент двуокиси углерода в продуктах, и c) температура точки росы продуктов.

Проблема решена 11.3 — В эта проблема Этан (C ₂ H ₆ ) сжигается атмосферным воздухом, а объемный анализ сухие продукты сгорания дают следующее: 10% CO

2 , 1% CO, 3% O ₂ и 86% N ₂ . Развивать уравнение горения, и определить а) процент избытка воздух, б) соотношение воздух-топливо, и в) точка росы сгорания продукты.

Первый закон анализа горения — Основной целью горения является получение тепла за счет изменения энтальпии от реагентов к продуктам. Из первого закона уравнение в контрольном объеме без учета кинетической и потенциальной энергии изменения и при условии, что работа не выполняется, мы имеем:

, где суммирование проводится по всем продукты (p) и реагенты (r). N относится к количеству молей каждого компонента, а h [кДж/кмоль] относится к молярной энтальпии каждый компонент.

Поскольку существует ряд различных веществ нам необходимо установить общее эталонное состояние для оценки энтальпии, обычно выбирают 25 ° C и 1 атм, что обычно обозначается верхним индексом о. Проф. С. Бхаттачарджи из Государственный университет Сан-Диего разработал экспертную веб-систему в <

www.thermofluids.net > называется ТЕСТ ( Т он E Эксперт S система для T (гермодинамика) в который он включил набор таблиц свойств идеального газа, основанных на на энтальпии h ^или = 0 по этой общей ссылке. Мы адаптировали некоторые из этих таблиц специально для этого раздела, и их можно найти в по следующей ссылке:

Горение Таблицы молярной энтальпии

В качестве примера снова рассмотрим полное сгорание метана (CH ₄ ) с теоретическим воздухом:

Обратите внимание, что в реагентах и ​​продуктах В приведенном выше примере у нас есть основные элементы O ₂ и N

2 как а также соединения CH ₄ , CO ₂ и H ₂ O. Когда соединение образуется, изменение энтальпии называется Энтальпия пласта , обозначаемый h _f ^o , и для нашего примера:

Вещество	Формула	hfo [кДж/кмоль]
Углекислый газ	СО 2 (г)	-393 520
Водяной пар	Н 2 О(г)	-241 820
Вода	Н 2 О(л)	-285 820
Метан	CH 4 (г)	-74 850

где (g) относится к газу и (l) относится к жидкость.

Знак минус означает, что процесс Экзотермический , т. е. при образовании соединения выделяется тепло. Обратите внимание, что энтальпия образования основных элементов O ₂ и N ₂ составляет нуль.

Сначала рассмотрим случай, когда имеется достаточно теплообмен таким образом, что и реагенты, и продукты находятся в 25°C и давление 1 атм, и что водный продукт является жидким. С заметного изменения энтальпии нет, уравнение энергии принимает вид:

Это тепло (Qcv) называется энтальпией . Горения или Нагрева Стоимость топлива. Если продукты содержат жидкую воду, то это Высшее Теплота сгорания (как в нашем примере), однако, если продукт содержит водяной пар, то это Нижний Теплотворная способность топлива. энтальпия сгорания – это наибольшее количество тепла, которое может быть выделяется данным топливом.

Адиабатическая температура пламени — Противоположная крайность приведенного выше примера, в котором мы оценивали энтальпией сгорания является случай адиабатического процесса, в котором тепло не выделяется. Это приводит к значительной температуре увеличение продуктов сгорания (обозначается Адиабатическая Температура пламени ), которая может быть уменьшается за счет увеличения соотношения воздух-топливо.

Решенная проблема 11.4 — Определить адиабатическая температура пламени для полного сгорания Метан ( CH ₄ ) с 250% теоретического воздуха в адиабатическом контрольном объеме.

Это уравнение может быть решено только итеративным метод проб и ошибок с использованием таблиц Sensible Энтальпия против температуры для всех четырех составные части продукции — СО ₂ , Н ₂ О, О ₂ , и N ₂ . Быстрый приближение к адиабатической температуре пламени может быть получено с помощью при условии, что продукты полностью состоят из воздуха. Этот подход был представил нас Поттер и Somerton в их Schaum’s Краткое изложение термодинамики для инженеров , в котором они предполагали, что все продукты будут N ₂ . Мы находим более удобным использовать воздух, предполагая репрезентативное значение из конкретных Теплоемкость воздуха : С _{р, 1000К} = 1,142 [кДж/кг.К].

Таким образом, суммируя все моли продуктов, мы имеем:

Использование таблиц Sensible Энтальпия против температуры мы оценили энтальпии всех четырех продуктов при температуре 1280К. Этот в результате общая энтальпия составила 802 410 [кДж/кмоль топлива], что составляет очень близко к требуемому значению, что оправдывает такой подход.

Проблема 11.5 — — Определить адиабатическую температуру пламени. полное сгорание пропана ( C ₃ H ₈ ) с 250% теоретического воздуха в адиабатическом контрольном объеме [T = 1300К].

__________________________________________________________________________________________

Инженерная термодинамика Израиля Уриэли находится под лицензией Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3. 0 США Лицензия

Привет Уголь | EME 444: Global Energy Enterprise

Знакомство с углем

Уголь из реки Вермиллион

Авторы и права: уголь, Конрад Баккер, Creative Commons

Что такое уголь?

Уголь — это горючая порода, горящая порода. Он состоит в основном из углерода и углеводородов. (Углеводород представляет собой молекулу, состоящую из некоторой комбинации углерода и водорода, например метан, CH ₄ ).

Уголь является ископаемым топливом , что означает, что он был создан в течение миллионов лет из мертвых растений, застрявших под слоями земли. Жара и давление превратили останки завода в то, что мы сегодня называем углем. Нефть и природный газ также являются ископаемыми видами топлива, образующимися аналогичным образом.

Ископаемое топливо и углеродный цикл

В отношении всех ископаемых видов топлива важно понимать, что энергия, которую мы высвобождаем при их сжигании, первоначально исходила от солнца . Как это?

Растения растут в результате фотосинтез , процесс, при котором двуокись углерода (CO ₂ ), вода (H ₂ O) и энергия солнца объединяются для создания простых сахаров, таких как глюкоза (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) и кислород (O ₂ ). Фотосинтез — это 90 508 эндотермическая 90 509 химическая реакция (это означает, что для ее осуществления требуется чистая затрата энергии). Солнце обеспечивает эту необходимую энергию, которая используется для создания химических связей. Простые сахара, образующиеся в процессе фотосинтеза, впоследствии могут быть преобразованы в другие типы молекул, из которых состоит вся «материя/вещество» растения, включая специализированные углеводы, такие как целлюлоза . (Источник: Virtual Chembook, Elmhurst College, 2003 г., получено в августе 2011 г.).

Входы и выходы процесса фотосинтеза

Авторы и права: Пидувми М. и Джонс С. Первичная продуктивность растений.

В течение миллионов (а часто и сотен миллионов) лет тепло и давление вызывают некоторое изменение химического состава мертвых растений, при этом высвобождается некоторое количество углекислого газа и кислорода, но энергия солнечного света обычно сохраняется. Таким образом, мы можем думать об угле как о пучке молекул углерода и углеводородов, удерживаемых вместе связями, которые образовались из солнечной энергии миллионы лет назад. Именно эта энергия делает уголь таким полезным для нас сейчас.

Чтобы высвободить эту энергию, мы сжигаем уголь. Это экзотермический химический процесс, называемый горением . Он высвобождает энергию, запасенную в химических связях, удерживающих молекулы вместе. Помните медведя Смоки? (Он все еще здесь, верно? Я только что встречался с собой? Двигаемся дальше…) В огненном треугольнике есть три необходимых компонента для начала возгорания (огонь): топливо, кислород и тепло. Как только начинается пожар, начинается цепная реакция между углеводородами в топливе и доступным кислородом. Некоторая энергия расходуется на разрыв связей в топливе, но еще больше энергии высвобождается при образовании новых связей с кислородом. В целом реакция экзотермическая – выделяется энергия. При полном сгорании чистого углеводорода углеводород превращается в двуокись углерода (CO ₂ ), водяной пар (H ₂ O) и тепло (и свет). Обратите внимание, что ископаемое топливо обычно содержит примеси (например, азот, серу, ртуть) и, следовательно, другие побочные продукты обычно образуются в результате реакции горения.

См. приведенную ниже реакцию полного сгорания углеводорода и реакцию полного сгорания метана. (Метан – это углеводород, состоящий из одного атома углерода и четырех атомов водорода). Обратите внимание, что «лишняя» тепловая энергия, выделяющаяся в качестве побочного продукта, обеспечивает тепло для продолжения процесса горения. Горение будет продолжаться до тех пор, пока тепла, источника топлива или кислорода не станет недостаточно для продолжения реакции.

Реакции полного сгорания углеводорода и полного сгорания метана.

Авторы и права: Д. Каспер

Обратите внимание, что приведенные выше реакции описывают полное сгорание , что означает, что все топливо полностью превращается в указанные побочные продукты. На самом деле этот процесс редко бывает таким простым. Когда происходит неполное сгорание, образуются другие побочные продукты, такие как окись углерода (бесшумный, безвкусный и непахучий смертельный газ) и углерод (например, сажа). Кроме того, в углеводороде часто присутствуют примеси, которые приводят к дополнительным побочным продуктам. Например, много угля содержит следы серы, которая образует двуокись серы (SO ₂ ) при сжигании. Доказано, что выбросы диоксида серы от электростанций вызывают так называемые «кислотные дожди», которые стали серьезной нерыночной проблемой в 1980-х годах в США. Уголь также часто содержит следы ртути, которая выделяется при сгорании. Сжигание угля является вторым по значимости источником ртутного загрязнения в мире (немного уступая кустарной и мелкомасштабной добыче золота), а ртуть представляет серьезную опасность для здоровья человека. Интересно, что химический состав воздуха, используемого в реакции горения, также может быть проблемой. Наша атмосфера в основном состоит из азота, а побочным продуктом сгорания с воздухом будет диоксид азота (NO ₂ ). Короче говоря, продукты сгорания зависят от специфики всех соединений, участвующих в реакциях, а сжигание угля почти всегда приводит к нежелательным побочным продуктам.

Пока мы обсуждаем эту тему, еще одно интересное соображение касается количества парниковых газов, образующихся в процессе сгорания. Когда мы сжигаем топливо, между углеводородом и кислородом происходит реакция, в результате которой образуется углекислый газ и вода. Когда мы сжигаем один фунт угля, мы производим около двух с половиной фунтов CO ₂ . Как это может быть?

Атомный вес углерода равен 12, а кислорода — 16 (граммов на моль), что дает углекислому газу общую молекулярную массу 44. Таким образом, каждый атом углерода в 3,7 раза превышает его вес в CO ₂ .