Τεχνολογία Καυσίμων. Είδη καυσίμων

Transcript

1 Τεχνολογία Καυσίμων Είδη καυσίμων Ένα καύσιμο είναι οποιοδήποτε υλικό που μπορεί να αντιδράσει με άλλες ουσίες έτσι ώστε να απελευθερώσει χημική ή πυρηνική ενέργεια ως θερμότητα ή να χρησιμοποιηθεί για οποιαδήποτε άλλη εργασία. Το ξύλο ήταν ένα από τα πρώτα καύσιμα που θα χρησιμοποιούσαν οι άνθρωποι και εξακολουθεί να είναι η κύρια πηγή ενέργειας σε μεγάλο μέρος του κόσμου.

2 Τεχνολογία Καυσίμων Είδη καυσίμων Τα καύσιμα αντιπαραβάλλονται με άλλες ουσίες ή συσκευές που αποθηκεύουν δυνητική ενέργεια, όπως εκείνες που απελευθερώνουν απευθείας ηλεκτρική ενέργεια (όπως μπαταρίες και πυκνωτές) ή μηχανική ενέργεια (όπως σφόνδυλοι, ελατήρια, πεπιεσμένος αέρας ή νερό σε δεξαμενή).

3 Τεχνολογία Καυσίμων Ιστορία Η πρώτη γνωστή χρήση του καυσίμου ήταν η καύση του ξύλου ή των ραβδιών από τον Homo erectus, σχεδόν (δύο εκατομμύρια) χρόνια πριν. Αρχικά από τους ανθρώπους χρησιμοποιήθηκαν καύσιμα που προέρχονται από τα φυτά ή το ζωικό λίπος. Ο άνθρακας, ένα παράγωγο του ξύλου, χρησιμοποιήθηκε από τουλάχιστον το π.χ. για τήξη μετάλλων. Αντικαταστάθηκε από ημίκαυστο άνθρακα, που προέρχεται από άνθρακα, καθώς τα ευρωπαϊκά δάση άρχισαν να εξαντλούνται γύρω στο 18ο αιώνα. Ο άνθρακας χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ως καύσιμο γύρω στο 1000 π.χ. στην Κίνα. Με την ανάπτυξη της ατμομηχανής στο Ηνωμένο Βασίλειο το 1769, ο άνθρακας έγινε πιο συνηθισμένη πηγή ενέργειας. Τον 19ο αιώνα, το αέριο που εξήχθη από άνθρακα χρησιμοποιήθηκε για φωτισμό στο Λονδίνο. Στον 20ο και τον 21ο αιώνα, η πρωτογενής χρήση του άνθρακα είναι για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, που παρείχε το 40% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας το Τα ορυκτά καύσιμα εξαπλώθηκαν κατά τη διάρκεια της Βιομηχανικής Επανάστασης, επειδή ήταν πιο συγκεντρωμένα και ευέλικτα από τις παραδοσιακές πηγές ενέργειας, όπως η υδροηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχει τάση για τα ανανεώσιμα καύσιμα, αλλά για την ώρα αφορά κυρίως τα βιοκαύσιμα όπως οι αλκοόλες.

4 Τεχνολογία Καυσίμων Τα χημικά καύσιμα Τα χημικά καύσιμα είναι ουσίες που απελευθερώνουν ενέργεια αντιδρώντας με ουσίες γύρω τους, κυρίως με τη διαδικασία της καύσης. Το μεγαλύτερο μέρος της χημικής ενέργειας που απελευθερώνεται στην καύση δεν αποθηκεύεται στους χημικούς δεσμούς του καυσίμου, αλλά στον ασθενή διπλό δεσμό του μοριακού οξυγόνου.

5 Τεχνολογία Καυσίμων

6 Τεχνολογία Καυσίμων Στερεά καύσιμα Ο άνθρακας είναι ένα σημαντικό στερεό καύσιμο Τα στερεά καύσιμα περιλαμβάνουν ξύλο (ξύλο καυσίμων), κάρβουνο, τύρφη, άνθρακα, δισκία καυσίμου εξαμινών και σφαιρίδια από ξύλο (ρινίσματα ξύλου), καλαμπόκι, σιτάρι, σίκαλη και άλλους σπόρους. Η τεχνολογία πυραύλων στερεών καυσίμων χρησιμοποιεί επίσης στερεά καύσιμα. Τόσο η τύρφη όσο και ο άνθρακας εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σήμερα στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η χρήση ορισμένων στερεών καυσίμων (π.χ. άνθρακας) περιορίζεται ή απαγορεύεται σε ορισμένες αστικές περιοχές, λόγω μη ασφαλών επιπέδων τοξικών εκπομπών. Η χρήση άλλων στερεών καυσίμων όπως το ξύλο μειώνεται καθώς βελτιώνεται η τεχνολογία θέρμανσης και βελτιώνεται η διαθεσιμότητα καυσίμων υψηλής ποιότητας. Σε ορισμένες περιοχές, ο επεξεργασμένος άνθρακας είναι συχνά το μόνο στερεό καύσιμο που χρησιμοποιείται.

7 Ένας σταθμός βενζίνης Τεχνολογία Καυσίμων Υγρά καύσιμα Τα περισσότερα υγρά καύσιμα σε ευρεία χρήση προέρχονται από τα απολιθωμένα υπολείμματα νεκρών φυτών και ζώων με έκθεση σε θερμότητα και πίεση στο φλοιό της Γης. Ωστόσο, υπάρχουν διάφοροι τύποι, όπως το καύσιμο υδρογόνου (για χρήσεις στην αυτοκινητοβιομηχανία), η αιθανόλη, τα καύσιμα αεριωθουμένων και το βιοντίζελ, τα οποία κατηγοριοποιούνται ως υγρό καύσιμο. Πολλά υγρά καύσιμα διαδραματίζουν πρωταρχικό ρόλο στις μεταφορές και στην οικονομία. Ορισμένες κοινές ιδιότητες των υγρών καυσίμων είναι ότι είναι εύκολο να μεταφερθούν και μπορούν να χρησιμοποιηθούν με σχετική ευκολία. Υγρό καύσιμο θεωρείται και το αέριο LPG που είναι ένα μείγμα προπανίου και βουτανίου. Αμφότερα είναι εύκολα συμπιέσιμα αέρια και υπό κανονικές ατμοσφαιρικές συνθήκες είναιο υγροποιημένα. Το υγραέριο LPG έχει αυξημένη χρήση σε μηχανοκίνητα οχήματα.

8 Ένας κύλινδρος προπανίου 9,1 kg Τεχνολογία Καυσίμων Αέρια καύσιμα Αέρια καυσίμου είναι εκείνα που υπό κανονικές συνθήκες είναι αέρια. Πολλά αέρια καυσίμων αποτελούνται από υδρογονάνθρακες (όπως μεθάνιο ή προπάνιο), υδρογόνο, μονοξείδιο του άνθρακα ή μείγματα αυτών. Είναι εύκολο να μεταφερθούν και να διανεμηθούν μέσω σωλήνων από το σημείο προέλευσης απευθείας στον τόπο κατανάλωσης. Το αέριο καύσης αντιπαραβάλλεται με τα υγρά καύσιμα και τα στερεά καύσιμα, αν και μερικά αέρια καύσιμα υγροποιούνται για αποθήκευση ή μεταφορά. Λόγω της αέρια φύση τους αποφεύγουμε τη δυσκολία μεταφοράς των στερεών καυσίμων και τους κινδύνους της διαρροής που είναι συνυφασμένοι με τα υγρά καύσιμα, αλλά μπορεί επίσης να είναι επικίνδυνα, λόγω πιθανής συγκέντρωσης σε περιοχές, που δεν εντοπίζονται οδηγώντας σε κίνδυνο έκρηξης αερίου. Για το λόγο αυτό, προστίθενται αρώματα στα περισσότερα αέρια καυσίμων έτσι ώστε να μπορούν να ανιχνευθούν με μια ξεχωριστή οσμή. Ο συνηθέστερος τύπος αερίου καυσίμου στην τρέχουσα χρήση είναι το φυσικό αέριο.

9 Τεχνολογία Καυσίμων Βιοκαύσιμα Το βιοκαύσιμο μπορεί να οριστεί ευρέως ως στερεό, υγρό ή αέριο καύσιμο που αποτελείται ή προέρχεται από βιομάζα η οποία επίσης να χρησιμοποιηθεί άμεσα για θέρμανση. Για την παραγωγή βιοκαυσίμων χρησιμοποιούνται πολλά διαφορετικά φυτά και φυτικά υλικά. Εάν τα βιοκαύσιμα μπορούν να κατασκευαστούν από φυτικό υλικό, ο καθαρός αντίκτυπος της υπερθέρμανσης του πλανήτη θα πρέπει να είναι μηδέν, δεδομένου ότι τα αναπτυσσόμενα φυτά απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα Πρόσφατα έχουν αναπτυχθεί βιοκαύσιμα για χρήση στην αυτοκινητοβιομηχανία (για παράδειγμα, η βιοαιθανόλη και το βιοντίζελ), αλλά υπάρχει ευρεία δημόσια συζήτηση σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο είναι αποδοτικά αυτά τα καύσιμα.

10 Τεχνολογία Καυσίμων Ορυκτά καύσιμα Κλασματική απόσταξη αργού πετρελαίου Τα ορυκτά καύσιμα είναι υδρογονάνθρακες, κυρίως άνθρακας και πετρέλαιο (υγρό πετρέλαιο ή φυσικό αέριο), που σχηματίζονται από τα απολιθωμένα υπολείμματα αρχαίων φυτών και ζώων με την έκθεση σε υψηλή θερμότητα και πίεση χωρίς την παρουσία οξυγόνου στη γήινη φλούδα σε εκατοντάδες εκατομμύρια των ετών. Τα ορυκτά καύσιμα περιέχουν υψηλά ποσοστά άνθρακα και περιλαμβάνουν από πτητικά υλικά με χαμηλές αναλογίες άνθρακα προς υδρογόνο, όπως το μεθάνιο, υγρό πετρέλαιο, καθώς και μη πτητικά υλικά που αποτελούνται από σχεδόν καθαρό άνθρακα, όπως ανθρακίτη. Τα ορυκτά καύσιμα είναι μη ανανεώσιμοι πόροι επειδή χρειάζονται εκατομμύρια χρόνια για να διαμορφωθούν και τα αποθέματα εξαντλούνται πολύ γρήγορα

11 Τεχνολογία Καυσίμων Ενέργεια Η ποσότητα ενέργειας από διαφορετικούς τύπους καυσίμων εξαρτάται από τη στοιχειομετρική αναλογία, τη χημικά ορθή αναλογία αέρα και καυσίμου για να εξασφαλιστεί η πλήρης καύση καυσίμου και η Θερμογόνος Δύναμή του, (η ενέργεια ανά μονάδα μάζας).

12 Δύο δέσμες καυσίμων της πυρηνικής μονάδας CANDU ("CANada Deuterium Uranium") με μήκος περίπου 50 cm και διάμετρο 10 cm Τεχνολογία Καυσίμων Πυρηνική Ενέργεια Το πυρηνικό καύσιμο είναι οποιοδήποτε υλικό που καταναλώνεται για την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας. Από τεχνική άποψη, όλα τα υλικά μπορεί να είναι πυρηνικό καύσιμο επειδή οποιοδήποτε στοιχείο υπό τις κατάλληλες συνθήκες θα απελευθερώσει την πυρηνική ενέργεια, αλλά τα υλικά που αναφέρονται συνήθως ως πυρηνικά καύσιμα είναι εκείνα που παράγουν ενέργεια χωρίς να υποβάλλονται σε ακραίες πιέσεις. Τα πυρηνικά καύσιμα είναι ένα υλικό που μπορεί να «θερμανθεί» είτε από πυρηνική σχάση είτε από σύντηξη για να παραχθεί πυρηνική ενέργεια. Τα περισσότερα πυρηνικά καύσιμα περιέχουν βαριά σχάσιμα στοιχεία ικανά για πυρηνική σχάση. Όταν αυτά τα καύσιμα χτυπιούνται από νετρόνια, είναι με τη σειρά τους ικανά να εκπέμπουν νετρόνια όταν διαλυθούν. Αυτό καθιστά δυνατή μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση που απελευθερώνει ενέργεια με ελεγχόμενο ρυθμό σε πυρηνικό αντιδραστήρα ή με πολύ γρήγορο ανεξέλεγκτο ρυθμό σε πυρηνικό όπλο.

13 Τεχνολογία Καυσίμων Πυρηνική Ενέργεια Τα πιο κοινά σχάσιμα πυρηνικά καύσιμα είναι το ουράνιο 235 (235U) και το πλουτώνιο 239 (239Pu). Οι δράσεις εξόρυξης, καθαρισμού, εμπλουτισμού, χρήσης και τελικής διάθεσης των πυρηνικών καυσίμων συνθέτουν τον κύκλο του πυρηνικού καυσίμου. Ακατέργαστο ουράνιο Όλοι οι τύποι πυρηνικών καυσίμων δεν παράγουν ενέργεια από την πυρηνική σχάση. Το πλουτώνιο 238 και ορισμένα άλλα στοιχεία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μικρών ποσοτήτων πυρηνικής ενέργειας με ραδιενεργό διάσπαση σε θερμοηλεκτρικές γεννήτριες ραδιοϊσοτόπων και άλλους τύπους ατομικών μπαταριών. Ελαφρά νουκλίδια όπως το τρίτιο (3Η) μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμο για πυρηνική σύντηξη. Ουράνιο Τα πυρηνικά καύσιμα έχουν την υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα όλων των πρακτικών πηγών καυσίμων.

14 Τεχνολογία Καυσίμων Πυρηνική Σχάση Ο συνηθέστερος τύπος πυρηνικού καυσίμου που χρησιμοποιείται από τον άνθρωπο είναι τα βαριά σχάσιμα στοιχεία που μπορούν να συμπιεστούν για να υποστούν αλυσιδωτές αντιδράσεις πυρηνικής σχάσης σε αντιδραστήρα πυρηνικής σχάσης. Συμπιεσμένα κυλινδρικά (pellets) πυρηνικών καυσίμων που χρησιμοποιούνται για την απελευθέρωση της πυρηνικής ενέργειας Το πυρηνικό καύσιμο μπορεί να αναφέρεται στο υλικό ή σε φυσικά αντικείμενα (π.χ. δέσμες καυσίμων που αποτελούνται από ράβδους καυσίμου) που αποτελούνται από το καύσιμο υλικό, πιθανόν αναμεμειγμένο με δομικά στοιχεία, που μετριάζουν την επίδραση των νετρονίων ή υλικά στα οποία μπορούν να ανακλώνται τα νετρόνια.

15 Τεχνολογία Καυσίμων Πυρηνική Σύντηξη Σύντηξη δευτερίου τριτίου Τα καύσιμα που παράγουν ενέργεια από τη διαδικασία της πυρηνικής σύντηξης δεν χρησιμοποιούνται σήμερα από τον άνθρωπο αλλά αποτελούν την κύρια πηγή καυσίμων για τα αστέρια. Τα καύσιμα σύντηξης τείνουν να είναι ελαφρά στοιχεία όπως το υδρογόνο το οποίο μπορεί να αλληλο αντιδρά εύκολα. Απαιτείται ενέργεια για να ξεκινήσει η σύντηξη με την αύξηση της θερμοκρασίας τόσο ψηλά ώστε όλα τα υλικά να μετατραπούν σε πλάσμα και να επιτρέψουν στους πυρήνες να συγκρουστούν και να κολλήσουν μεταξύ τους πριν απωθηθούν λόγω ηλεκτρικού φορτίου. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται σύντηξη και μπορεί να δώσει ενέργεια. Στις προσπάθειες των ανθρώπων, η σύντηξη πραγματοποιείται μόνο με υδρογόνο (ισότοπο 2 και 3) για να σχηματίσει ήλιο 4, καθώς αυτή η αντίδραση δίνει την πιο καθαρή ενέργεια.

16 Στοιχειομετρία Η στοιχειομετρία είναι ο υπολογισμός των σχετικών ποσοτήτων αντιδραστηρίων και προϊόντων σε χημικές αντιδράσεις.

17 Στοιχειομετρία Ετυμολογία Ο όρος στοιχειομετρία χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Jeremias Benjamin Richter το 1792 όταν δημοσιεύθηκε ο πρώτος τόμος της στοιχειομετρίας του Richter «Η τέχνη της μέτρησης των χημικών στοιχείων». Ο όρος προέρχεται από τα ελληνικά λόγια κείμενα τη λέξη: "στοιχείο" στοιχείο στοιχειοθέτησης και "μέτρο" μέτρο μέτρησης. Ορισμός Μια στοιχειομετρική ποσότητα ή στοιχειομετρική αναλογία ενός αντιδραστηρίου είναι η βέλτιστη ποσότητα ή λόγος όπου, αν υποτεθεί ότι η αντίδραση ολοκληρώνεται: 1. Το σύνολο του αντιδραστηρίου έχει καταναλωθεί. 2. Δεν υπάρχει ανεπάρκεια του αντιδραστηρίου 3. Δεν υπάρχει περίσσεια του αντιδραστηρίου.

18 Στοιχειομετρία Η στοιχειομετρία βασίζεται στον νόμο της διατήρησης της μάζας όπου η συνολική μάζα των αντιδραστηρίων ισούται με τη συνολική μάζα των προϊόντων που οδηγεί στην αντίληψη ότι οι σχέσεις μεταξύ των ποσοτήτων των αντιδραστηρίων και των προϊόντων τυπικά αποτελούν μια αναλογία θετικών ακέραιων αριθμών. Αυτό σημαίνει ότι εάν οι ποσότητες των ξεχωριστών αντιδραστηρίων είναι γνωστές, τότε μπορεί να υπολογισθεί η ποσότητα του προϊόντος. Αντιθέτως, αν ένα αντιδραστήριο έχει γνωστή ποσότητα και η ποσότητα του προϊόντος μπορεί να προσδιοριστεί εμπειρικά, τότε μπορεί επίσης να υπολογισθεί η ποσότητα των άλλων αντιδραστηρίων. Αυτό φαίνεται στην εξίσωση ισορροπίας: CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O Λόγω της πολύ γνωστής σχέσης των γραμμομορίων με τα ατομικά βάρη, οι αναλογίες που προκύπτουν από τη στοιχειομετρία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό ποσοτήτων κατά βάρος σε μια αντίδραση που περιγράφεται από μια εξίσωση ισορροπίας. Αυτό ονομάζεται στοιχειομετρία σύνθεσης.

19 Στοιχειομετρία Στοιχειομετρία αερίων Η στοιχειομετρία των αερίων αντιμετωπίζει αντιδράσεις που αφορούν αέρια, όπου τα αέρια βρίσκονται σε γνωστή θερμοκρασία, πίεση και όγκο και μπορούν να θεωρηθούν ιδανικά αέρια. Για τα αέρια, ο λόγος όγκου είναι ο ίδιος με αυτός που προκύπτει από την εξίσωση των ιδανικών αερίων, αλλά ο λόγος μάζας μίας μόνο αντίδρασης πρέπει να υπολογιστεί από τις μοριακές μάζες των αντιδραστηρίων και των προϊόντων. Στην πράξη, λόγω της ύπαρξης ισοτόπων, χρησιμοποιούνται οι μοριακές μάζες για τον υπολογισμό του λόγου μάζας.

20 Στοιχειομετρία Μετατροπή γραμμαρίων σε γραμμομόρια Η στοιχειομετρία δεν χρησιμοποιείται μόνο για την εξισορρόπηση των χημικών εξισώσεων αλλά και για μετατροπές. Η μετατροπή από γραμμάρια σε γραμμομόρια γίνεται με τη χρήση της γραμμομοριακής μάζα ως συντελεστή μετατροπής. Η μετατροπή από γραμμάρια σε χιλιοστόλιτρα γίνεται με τη χρήση της πυκνότητας. Για παράδειγμα, για να βρεθεί η γραμμομοριακή ποσότητα του NaCl (χλωριούχο νάτριο) σε 2,00 g, θα γινόταν ο παρακάτω υπολογισμός: Ατομική Μάζα: Cl=35,45gr/mol Na=22,99 gr/mol ClNa=35,45+22,99=58,44 gr/mol

21 Στοιχειομετρία Μοριακή αναλογία Δύο διατομικά αέρια, υδρογόνο και οξυγόνο, όταν αντιδρούν σχηματίζουν ένα υγρό, το νερό, με μια εξώθερμη αντίδραση, όπως περιγράφεται από την ακόλουθη εξίσωση: 2H 2 + O 2 2H 2 O Στην εξίσωση αυτή η στοιχειομετρία της αντίδρασης περιγράφει την αναλογία 2: 1: 2 μορίων υδρογόνου, οξυγόνου και νερού αντίστοιχα. Η γραμμομοριακή αναλογία επιτρέπει τη μετατροπή των γραμμομορίων μίας ουσίας στα γραμμομόρια μιας άλλης ουσίας. Για παράδειγμα, στην αντίδραση 2CH 3 OH + 3O 2 2CO 2 + 4H 2 O η ποσότητα νερού Η 2 Ο που θα παραθχεί από την καύση 0,27 moles CH 3 OH βρίσκεται χρησιμοποιώντας τη γραμμομοριακή αναλογία μεταξύ CH 3 OH και Η 2 Ο που είναι 2 & 4 αντίστοιχα. Ο όρος στοιχειομετρία χρησιμοποιείται επίσης για τις μοριακές αναλογίες στοιχείων σε στοιχειομετρικές ενώσεις (στοιχειομετρία σύνθεσης). Η στοιχειομετρία υδρογόνου και οξυγόνου στο Η 2 Ο είναι 2: 1. Στις στοιχειομετρικές ενώσεις, οι μοριακές αναλογίες είναι ολόκληροι αριθμοί.

22 Στοιχειομετρία Προσδιορισμός της ποσότητας ενός προϊόντος Η στοιχειομετρία χρησιμοποιείται για να βρεθεί η ποσότητα ενός προϊόντος που παράγεται από μια αντίδραση. Για το προπάνιο (C 3 H 8 ) που αντιδρά με αέριο οξυγόνο (O 2 ), η χημική εξίσωση είναι: C 3 H 8 + 5O 2 3CO 2 + 4H 2 O Για να βρεθεί η μάζα του νερού που θα παραχθεί αν ακούν 120 g προπανίου (C 3 H 8 ) σε περίσσεια οξυγόνου, ακολουθούνται τα παρακάτω βήματα: 1. Χρησιμοποιείται η εξίσωση χημικής ισσοροπίας. 2. Μετατροπή της μάζα σε moles: Μετατρέπονται τα 120 γραμμάρια C 3 H 8 σε mole. 3. Βρίσκεται η αναλογία σε mole: Βρίσκεται η αναλογία των mole του C 3 H 8 σε mole H 2 O που παράγονται 4. Μετατροπή των moles σε μάζα: Μετατρέπονται τα mole H 2 O που βρέθηκαν σε μάζα. Η πλήρης εξίσωση προσδιορισμού της ζητούμενης ποσότητας είναι:

23 Στοιχειομετρία Στοιχειομετρική αναλογία Με τη στοιχειομετρία μπορεί να βρεθεί η σωστή ποσότητα ενός αντιδρώντος ώστε να υπάρχει πλήρης αντίδραση με το άλλο αντιδραστήριο σε μια χημική αντίδραση. Με τον τόπο αυτό δεν υπάρχουν υπολείμματα μετά το τέλος της χημική αντίδρασης. Στην χημική αντίδραση: Fe 2 O 3 + 2Al Al 2 O 3 + 2Fe Φαίνεται ότι 1 γραμμομόριο οξειδίου του σιδήρου (Fe 2 O 3 ) και 2 γραμμομόρια αλουμινίου θα παράγουν 1 γραμμομόριο οξειδίου του αλουμινίου και 2 γραμμομόρια σιδήρου. Έτσι, για να αντιδράσουν πλήρως 85,0 g οξειδίου του σιδήρου (0,532 mol), χρειάζονται 28,7 g (1,06 mol) αλουμινίου.

24 Στοιχειομετρία Στοιχειομετρία στα αέρια Η στοιχειομετρία του αερίου εφαρμόζεται όταν τα παραγόμενα αέρια θεωρούνται ιδανικά και η θερμοκρασία, η πίεση και ο όγκος των αερίων είναι γνωστά. Για αυτούς τους υπολογισμούς χρησιμοποιείται ο νόμος των ιδανικών αερίων. Αν θέλαμε να υπολογίσουμε τον όγκο του αέριου NO 2 που παράγεται από την καύση 100g NH 3, από την αντίδραση: 4 NH 3 (g) + 7O 2 (g) 4 NO 2 (g) + 6H 2 O θα γινόταν οι παρακάτω υπολογισμοί: Με τη χρήση της εξίσωση των ιδανικών αερίων για τον όγκο αυτό στους 0 C ( K), πίεση 1 ατμόσφαιρα και σταθερά αερίου R = L*atm/ K/mol, βρίσκεται:

25 Στοιχειομετρία Στοιχειομετρία στα αέρια Η στοιχειομετρία ενός αερίου συχνά συνεπάγεται ότι πρέπει να γνωρίζουμε τη μοριακή μάζα του, δεδομένης της πυκνότητάς του. Στην περίπτωση αυτή ο νόμος των ιδανικών αερίων: μπορεί να αναδιαταχθεί και να υπάρχει μια σχέση μεταξύ της πυκνότητας και της μοριακής μάζας ενός ιδανικού αερίου: και έτσι: Όπου: P = απόλυτη πίεση αερίου V = όγκος αερίου n = ποσότητα αερίου (σε γραμμομόρια (mole)) R = η σταθερά του νόμου των ιδανικών αερίων T = απόλυτη θερμοκρασία αερίου ρ = πυκνότητα αερίου στα παραπάνω Τ και Ρ m = η μάζα του αερίου M = μοριακή μάζα του αερίου

26 Στοιχειομετρία Στοιχειομετρικές αναλογίες αέρα καυσίμου, κοινών καυσίμων