Energije in okolje 1. vaja. Entalpija pri kemijskih reakcijah

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Energije in okolje 1. vaja. Entalpija pri kemijskih reakcijah"

Ήφαιστος Αποστόλου
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Entalpija pri kemijskih reakcijah Pri obravnavi energijskih pretvorb pri kemijskih reakcijah uvedemo pojem entalpije, ki popisuje spreminjanje energije sistema pri konstantnem tlaku. Sistemu lahko povečamo energijo s segrevanjem ali z opravljanjem dela (npr. povečevanjem volumna plina pri konstantnem tlaku). ΔH = ΔWn + pδv Reakcije, pri katerih se energija sprošča, imenujemo eksotermne in imajo negativno ΔH, pri endotermnih reakcijah pa se energija porablja in imajo pozitivno ΔH. Spremembo reakcijske entalpije izračunamo z enačbo: ΔHreakcijska = ΔHprodukti ΔHreaktanti Hessejev zakon pravi, da je sprememba entalpije pri kemijski reakciji razlika med končnim stanjem sistema (tj. produkti) in začetnim stanjem (reaktanti). Pri tem je nepomembno, na kakšen način in s koliko različnimi reakcijami je sistem iz začetnega prešel v končno stanje. Velik del reakcij predstavlja sinteza spojin iz posameznih elementov. Zanje pri standardnih pogojih definiramo tvorbeno entalpijo, ki popisuje, kakšna je sprememba entalpije pri sintetiziranju spojine iz posameznih elementov. Pri tem je potrebno paziti, da so elementi v osnovnem stanju. Uporaba tvorbene entalpije v reakcijah: Za reakcijo A + B -> γ C + δ D velja: ΔH = (γ ΔH(C) + δ ΔH(D)) ( ΔH(A) + ΔH(B)) 1. Gorivne celice delujejo na principu naslednje reakcije: H2(g) + 1/2O2(g) -> H2O(g) Izračunaj reakcijsko entalpijo pri standardnih pogojih. 2. Izračunaj reakcijsko entalpijo pri standardnih pogojih za popolno gorenje metana. CH4(g) + 2O2(g) -> CO2(g) +2H2O(l) vaja 1 / stran 1 študijsko leto: 2017/2018

2 Entropija pri kemijskih reakcijah Entropija je merilo neurejenosti sistema oz. je merilo za energijo, ki je ne moremo pretvoriti v delo. Pri reverzibilnih procesih se entropija ne spremeni, medtem ko se pri ireverzibilnih oz. realnih poveča. Reakcijsko entropijo izračunamo z enačbo: ΔS = ΔSprodukti - ΔSreaktanti Prosta Gibbsova energija označuje maksimalno nevolumsko delo, ki ga lahko opravi zaprt sistem. Maksimum lahko dosežemo le v primeru, ko je proces reverzibilen. Prosto Gibbsovo energijo izračunamo po naslednjem izrazu: ΔG = ΔH - TΔS 3. Izračunaj reakcijsko entalpijo, entropijo in prosto Gibbsovo energijo za reakcijo: 2NO2(g) 2NO(g)+O2(g) vaja 1 / stran 2 študijsko leto: 2017/2018

3 Zgorevalna entalpija Standardna zgorevalna entalpija je definirana kot reakcijska entalpija pri popolni oksidaciji organskih spojin v plinasti CO2, kapljevito vodo in eventuelno v N2. Zgorevalna entalpija je torej le poseben primer reakcijske entalpije. 4. Kolikšna je zgorevalna entalpija glukoze pri popolni oksidaciji? V praksi zgorevanje redko poteka v prisotnosti čistega kisika. Molski delež kisika v zraku je približno 21%, dušika pa 79%. Njuno molsko razmerje je torej (0,79 : 0,21 = 3,76 : 1). Predpostavimo, da je zrak suh ter da dušik iz zraka ni udeležen v kemijski reakciji. Razmere pri zgorevanju popišemo z masnim ali molskim razmerjem zraka in goriva. m n M m n M zraka zraka zraka goriva goriva goriva Minimalno količino zraka, potrebnega za popolno zgorevanje elementov v gorivu imenujemo teoretična ali stehiometrična količina zraka. Za maso zmesi in množino zmesi velja: mzmesi = m1 + m nzmesi = n1 + n Določi maso teoretične količine zraka potrebne za popolno zgorevanje 1 kg metana. CH4 + a(o2 + 3,76N2) -> bco2 + ch2o + dn2 vaja 1 / stran 3 študijsko leto: 2017/2018

4 6. Kuhinjska jeklenka vsebuje 10 kg butana. Koliko kilogramov zraka porabimo pri zgorevanju celotne jeklenke, če predpostavimo, da smo porabili 120% stehiometrične količine zraka? Koliko ogljikovega dioksida smo s tem proizvedli? C4H10(g) + a(o2(g) + 3,76N2(g)) -> bco2(g) + ch2o(g) + dn2(g) vaja 1 / stran 4 študijsko leto: 2017/2018

5 7. V jeklenki je 8 kg mešanice plina propan-butan z masnim razmerjem 0,35 : 0,65. a) Izračunaj zgornjo kurilnost te mešanice plinov (upoštevaj standardne tvorbene entalpije). b) Koliko kilogramov vode bi lahko segreli v bojlerju od začetnih 25 C do končnih 80 C, če zgori celotna jeklenka plina in če upoštevamo, da se 87 % vse toplote, ki jo odda gorivo, prenese na vodo(cp = 4,181 kj/kgk). Opomba: Upoštevaj zgornjo kurilno vrednost goriva. vaja 1 / stran 5 študijsko leto: 2017/2018

6 _ vaja 1 / stran 6 študijsko leto: 2017/2018

7 vaja 1 / stran 7 študijsko leto: 2017/2018

Σχετικά έγγραφα

Diferencialna enačba, v kateri nastopata neznana funkcija in njen odvod v prvi potenci

Diferencialna enačba, v kateri nastopata neznana funkcija in njen odvod v prvi potenci Linearna diferencialna enačba reda Diferencialna enačba v kateri nastopata neznana funkcija in njen odvod v prvi potenci d f + p= se imenuje linearna diferencialna enačba V primeru ko je f 0 se zgornja