U 12118 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT __________________________________________________________________________________________________
Chemie - cvičení 2 - příklady Stavové chování 2/1
Zásobník o objemu 50 m3 obsahuje plynný propan C3H8 při teplotě 20 oC a přetlaku 0,5 MPa. Barometrický tlak je 770 torr. Kolik kg propanu je v zásobníku ? Jaká je hustota propanu? Předpokládejte ideální chování plynu. MC3H8 = 44,09 kg.kmol-1 760 torr = 101,325 kPa Výsledek: m = 545,11 kg, ρ = 10,9 kg/m3 Řešení: 1. Tlak v zásobníku Barometrický tlak: Tlak v nádobě:
760 torr ≅ 101,325 kPa 770 torr ≅ (770/760).101,325 =102,6582 kPa p = pbarometrický + ∆ppřetlak = 102,6582 + 500 = 602,6582 kPa
2. SRIP
p.V = n.R.T
3. Látkové množství
n=
602,6582 ⋅ 50 pV = 12,3635 kmol = RT 8,314 ⋅ (20 + 273,15)
4. Hmotnost
m = M . n = 44,09 . 12,3635 = 545,11 kg
5. Hustota propanu
ρ=
m 545,11 = = 10,9 kg.m −3 V 50
Pozn. Jiný způsob řešení: ρ =
p⋅M ⇒ m = ρ ⋅V RT
2/2
Jaké hmotnostní množství methanu lze uskladnit v nízkotlakém plynojemu o objemu 2000 m3 při tlaku 104 kPa v létě při teplotě 42 oC a v zimě při teplotě -10 oC. Předpokládejte ideální chování plynu. MCH4 = 16,04 kg.kmol-1. Výsledek: t = 42 oC: m = 1273,33 kg, t = -10 oC: m = 1524,95 kg
2/3
Jaká je hustota methanu při tlaku 300 kPa a teplotě 200oC ? Předpokládejte ideální chování methanu. MCH4 = 16,04 kg.kmol-1. Výsledek: ρ = 1,2233 kg/m3 _________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 2 – Stavové chování.
1
U 12118 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT __________________________________________________________________________________________________
2/4
Jaké množství vodíku [kmol], [kg], [Nm3] je v ocelové tlakové lahvi, je - li vnitřní objem lahve 40 l a přetlak v lahvi dle manometru je 111,5 at. Dále víte, že láhev je ve skladu nejméně 3 dny a během této doby byla teplota ve skladu 15oC. Předpokládejte ideální chování plynu. Barometrický tlak byl 100 kPa. 1at ≅ 0,1 MPa, MH2 = 2,02 kg.kmol-1 Výsledek: n = 0,1878 kmol, m = 0,3794 kg, V = 4,21 Nm3
2/5
Při ročním vyúčtování spotřeby plynu domácností byla na plynoměru odečtena spotřeba 3000 m3. Kolik domácnost zaplatí za plyn (včetně DPH), je - li cena plynu 1,23 Kč/kWh včetně DPH. Tlak plynu v potrubí 103 kPa. Teplota plynu 19oC. Předpokládejte ideální chování. Spalné teplo plynu 10,501 kWh/m3st. V plynárenství je m3 standardní (m3st) definován jako objem při teplotě 15°C a tlaku 101,325 kPa. Pozn. Od roku 2001 se přešlo na nový způsob účtování energií. Ceny energií jsou vztaženy na 1 kWh dodané energie, tak aby zákazník mohl jednoduše porovnávat ceny jednotlivých zdrojů energie. Použití energetické jednotky (kWh) místo objemové (m3) eliminuje rozdíly v jakosti dodávaného zemního plynu a rozdílné hodnoty atmosférického tlaku při odběru na různých místech v ČR. Prodej zemního plynu v energetických jednotkách lépe vystihuje množství dodané energie vázané v zemním plynu. Spálením 1 m3 zemního plynu ze dvou různých zdrojů o rozdílném spalném teple vzniká rozdílné množství energie. Dodaný objem plynu proto není zcela objektivním ukazatelem spotřeby energie. Přechod na účtování zemního plynu v energetických jednotkách přináší i snadnější porovnání výhodnosti paliv a energií používaných pro vytápění.
Výsledek: Platba 38 850 Kč včetně DPH. Řešení:
1. Objem plynu při standardních podmínkách Index 1: Stav plynu při standardních podmínkách (v plynárenství t = 15°C, p = 101,325 kPa). Index 2: Stav plynu při tlaku 103 kPa a teplotě 19 oC. p1V1 p2V2 = T1 T2 V1 =
⇒
p T V1 = 2 ⋅ 1 ⋅ V2 p1 T2
103 ⋅ 10 3 (15 + 273,15 ) 103 ⋅ 10 3 288,15 ⋅ ⋅ 3000 = ⋅ ⋅ 3000 101325 (19 + 273,15) 101325 292,15
V1 = 1,01653 . 0,98631 . 3000 = 1,00261 . 3000 = 3007,84 m3st 2. Množství dodané energie E = q . V = 10,501 . 3007,84 = 31 585,328 kW 3. Cena dodané energie Platba = CenakWh. E Platba = 1,23 . 31 585,328 = 38 850 Kč _________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 2 – Stavové chování.
2
U 12118 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT __________________________________________________________________________________________________
Pozn. Pro podmínky v domácnosti je korekční faktor relativně zanedbatelný a proto se u domácností přepočet neprováděl (při výpočtu byl používán korekční faktor = 1). V současnosti se provádí i u domácností – zohledňuje se tlak podle nadmořské výšky. V případě odběratelů připojených na středotlak resp. vysokotlaké plynovody (tj. pro zemní plyn měřený při přetlaku vyšším než 100 kPa) se měří tlak i teplota a při výpočtu se neuvažuje ideální chování - zemní plyn se uvažuje jako reálný plyn (ve výpočtu se používá faktor kompresibility).
2/6
Při jakém tlaku má methan při teplotě 25oC hustotu 60 kg.m-3. Tlak spočítejte: 1. Za předpokladu ideálního chování plynu podle stavové rovnice ideálního plynu. 2. Podle van der Waalsovy rovnice - stavové rovnice reálného plynu. Výsledky porovnejte a vyvoďte závěry. Molekulová hmotnost methanu MCH4 = 16,04 kg.kmol-1 Konstanty van der Waalsovy rovnice pro CH4: a = 228,79 kN.m4.kmol-2, b = 0,042784 m3.kmol-1. Výsledek: SRIP: p = 9,284 MPa, vdW: p = 7,846 MPa Řešení: 1. Molový objem v Molová hustota
d=
Molový objem
v=
ρ M
=
60 = 3,741 kmol.m −3 16,04
1 M 1 16,04 = = = = 0,267 m3.kmol −1 ρ 3,741 d 60
2. Výpočet tlaku dle stavové rovnice ideálního plynu: pv = RT p=
⇒
p=
RT v
8,314 ⋅ (25 + 273,15) = 9,284 ⋅10 3 kPa = 9,284 MPa 0,267
3. Výpočet tlaku dle van der Waalsovy rovnice: a RT a ⇒ p= − 2 p + 2 ⋅ (v − b) = RT v −b v v 8,314 ⋅ (25 + 273,15) 228,79 p= − = 7,846 ⋅ 10 3 k Pa = 7,846 MPa 0,267 − 0,042784 (0,267 )2 Srovnání: Tlak vypočtený za předpokladu ideálního chování dle SRIP je ve srovnání s tlakem dle vdW za předpokladu reálného chování vyšší o cca 18% (vztaženo k vdw). Za těchto podmínek již při předpokladu ideálního chování dochází k velkým odchylkám vypočtených a skutečných hodnot.
_________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 2 – Stavové chování.
3
U 12118 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT __________________________________________________________________________________________________
2/7
Směs ideálních plynů obsahuje 70 kg CH4 a 10 kg N2. Teplota směsi je 50 oC a tlak 150 kPa. Vypočtěte celkový objem směsi, hustotu směsi, parciální tlaky a parciální objemy složek. Molové hmotnosti složek jsou: MCH4 = 16,04 kg.kmol-1, MN2 = 28,02 kg.kmol-1. Výsledek: V = 84,56 m3, ρ = 0,946 kg/m3, pA = 138,66 kPa, pB = 11,34 kPa, VA = 78,17 m3, VB = 6,39 m3 Řešení: Způsob řešení A. Objem: mi → ni → nsměs → celkový objem V
1. Látková množství: m m 70 10 nA = A = = 4,3641 kmol nB = B = = 0,3569 kmol M A 16,04 M B 28,02 n = nA + nB = 4,3641 + 0,3569 = 4,721 kmol 2. Molové podíly složek A a B: n 4,3641 c nA = A = = 0,9244 n 4,721
cnB = 1 – cnA = 1 – 0,9244 = 0,0756
3. Parciální tlaky složek A a B: Parciální tlak z definice pi = ni ⋅ pA = cnA . p pA = 0,9244 . 150 = 138,66 kPa
RT nebo dle pi = cni . p V pB = cnB . p nebo pB = p – pA pB = 0,0756 . 150 = 11,34 kPa pA = 150 – 138,66 = 11,34 kPa
4. Celkový objem směsi plynů pV = nRT V =
⇒
V=
nRT p
4,721 ⋅ 8,314 ⋅ (50 + 273,15) = 84,56 m3 150
5. Parciální objemy: Parciální objem z definice Vi = ni ⋅ VA = cnA . V VA = 0,9244 . 84,56 = 78,17 m3
RT nebo dle Vi = cin ⋅ V p VB = cnB . V nebo VB = V – VA VB = 0,0756 . 84,56 = 6,39 m3 VB = 84,56 – 78,17 = 6,39 m3
6. Hustota směsi p ⋅ M sm m nebo z definice hustoty ρ sm = R ⋅T V 80 = = 0,946 kg ⋅ m −3 84,56
Hustota plynné směsi dle ρ sm =
ρ sm =
m sm Vsm
_________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 2 – Stavové chování.
4
U 12118 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT __________________________________________________________________________________________________
Způsob řešení B. Objem: mi → ni → parciální objemy Vi → celkový objem V
1. Látková množství viz Postup A, bod 1 2. Parciální objemy
pVi = ni RT =
mi ⋅ RT Mi
⇒ Vi =
mi RT p ⋅ Mi
3. Celkový objem směsi 4. Parciální tlaky 5. Parciální objemy 6. Hustota směsi
V = Σ Vi viz Postup A, bod 3 viz Postup A, bod 5 viz Postup A, bod 6
Způsob řešení C. Objem: mi → ni → cn → molová hmotnost směsi Msměs → celkový objem V
1. Molové složení směsi 2. Molová hmotnost směsi
viz Postup A, bod 1 a 2 Msměs = Σ cni . Mi
3. Celkový objem směsi
pVsmes = nsmes RT = 4. Parciální tlaky 5. Parciální objemy 6. Hustota směsi
msmes ⋅ RT M smes
⇒ Vsmes = msmes RT p ⋅ M smes
viz Postup A, bod 3 viz Postup A, bod 5 viz Postup A, bod 6
2/8
Jaký objem za normálních podmínek (t = 0 oC, p = 101,325 kPa) zaujímá 100 kg suchého vzduchu ? Předpokládejte, že vzduch se chová jako ideální plyn. Jaká je hustota vzduchu za těchto podmínek ? Molové hmotnosti: MO2 = 32 kg.kmol-1, MN2 = 28,02 kg.kmol-1 Složení suchého vzduchu (sv): cnO2 = 21%, cnN2 = 79 % Výsledek: Vvzduch = 77,676 m3, ρvzduch = 1,287 kg/m3
_________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 2 – Stavové chování.
5
U 12118 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT __________________________________________________________________________________________________
2/9
Jaká je hustota spalin při teplotě 600 oC a tlaku 150 kPa vzniklých při spalování vodíku se vzduchem ? Jaký je parciální tlak vodní páry a dusíku? Předpokládejte ideální chování. Složení spalin:
34,7 % obj. H2O
65,3 % obj. N2
Molové hmotnosti:
MH2O = 18,02 kg.kmol-1
MN2 = 28,02 kg.kmol-1
Výsledek: ρspaliny = 0,507 kg/m3, pH2O = 52,05 kPa, pN2 = 97,95 kPa Řešení: Způsob řešení A – pomocí parciálních objemů celkový objem spalin → parciální objemy Vi → látková množství složek ni → hmotnosti složek mi → hmotnost celkového objemu spalin → hustota spalin
Výpočet je založen na předpokladu, že známe celkový objem spalin. My však celkový objem spalin neznáme. V tomto případě si můžeme dovolit objem spalin zvolit, neboť tato volba neovlivňuje výsledek – hodnotu hustotu (proč? hustota je intenzívní veličina). 1. Volba základu výpočtu:
Vspaliny = 100 m3
2. Parciální objemy složek • H2O VH2O = cnH2O .V = 0,347 . 100 = 34,7 m3
Vi = cni . V •
N2 VN2 = Vspaliny – VH2O = 100 – 34,7 = 65,3 m3
3. Látková množství složek – z definice parciálního objemu pVi = ni RT ⇒ ni = pVi RT • N2 • H2O pV N 2 pV H 2O 150 ⋅ 65,3 150 ⋅ 34,7 nN 2 = = n H 2O = = RT 8,314 ⋅ (600 + 273,15) 8,314 ⋅ (600 + 273,15) RT nN2 = 1,3493 kmol nH2O = 0,717 kmol 4. Hmotnosti složek m M i = i ⇒ mi = Mi . ni ni • H2O mH2O = MH2O . nH2O = 18,02 . 0,717 mH2O = 12,92 kg
• N2 mN2 = MN2 . nN2 = 28,02 . 1,3493 mN2 = 37,807 kg
5. Hmotnost daného objemu spalin mspaliny = Σ mi = mH2O + mN2 = 12,92 + 37,807 = 50,727 kg 6. Hustota spalin ρ spaliny =
mspaliny Vspaliny
=
50,727 = 0,507 kg.m − 3 100
_________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 2 – Stavové chování.
6
U 12118 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT __________________________________________________________________________________________________
7. Parciální tlak • H2O pH2O = cnH2O . p pH2O = 0,347 . 150 = 52,05 kPa
• N2 pN2 = cnN2 . p nebo pN2 = p – pH2O pH2O = 150 – 52,05 = 97,95 kPa
Způsob řešení B – pomocí molové hmotnosti směsi
1. Ideální chování spalin ⇒ cni = cvi . 2. Molová hmotnost spalin Mspal Mspal = Σ cni . Mi = cnH2O . MH2O + cnN2 . MN2 = 0,347 . 18,02 + 0,653 . 28,02 = 24,55 kg/kmol 3. Hustota spalin mspal mspal p ⋅ M smes ⇒ = ρ spal = pVspal = nspal RTspal = ⋅ RTspal Vspal RTspal M spal 150 ⋅ 24,55 ρ spal = = 0,507 kg.m − 3 8,314 ⋅ (600 + 273,15) 4. Parciální tlak • H2O pH2O = cnH2O . p pH2O = 0,347 . 150 = 52,05 kPa
• N2 pN2 = cnN2 . p nebo pN2 = p – pH2O pH2O = 150 – 52,05 = 97,95 kPa
2/10 Při jakém tlaku zaujímají 2 kg syntézního plynu (složení: 66,6 % obj. H2, 33,4 % obj. CO) o teplotě 200°C objem 3 m3 ? Jaká je hustota syntézního plynu, parciální tlak a parciální objem vodíku za těchto podmínek ? Předpokládejte ideální chování. Molové hmotnosti: MH2 = 2 kg.kmol-1, MCO = 28 kg.kmol-1. Výsledek: p = 245,47 kPa, ρsynp = 0,6667 kg/m3, pH2 = 163,48 kPa, VH2 = 1,998 m3
2/11
Spaliny o teplotě 120oC a tlaku 105 kPa proudí kouřovodem. Vypočtěte hustotu spalin a parciální tlak vodní páry. Dále navrhněte potřebný průměr kouřovodu při zadané teplotě a tlaku pro průtok spalin 1000 kg/h a pro návrhovou rychlost spalin v potrubí 12 m/s (předpokládejte kruhový průřez). Zkontrolujte, zda v kouřovodu nebude kondenzovat*1 voda ze spalin. Tlak sytých vodních par při teplotě 120°C je 199,4 kPa. Složení spalin:
9,5 % obj. CO2
19 % obj. H2O 71,5 % obj. N2
Molové hmotnosti:
MCO2 = 44,01 kg/kmol MH2O = 18,02 kg/kmol MN2 = 28,02 kg/kmol
Předpokládejte ideální chování spalin. *1
Voda bude kondenzovat ze spalin pokud teplota spalin bude pod teplotou rosného bodu spalin resp. pokud parciální tlak vodní páry ve spalinách bude vyšší než tenze sytých par vodní páry při teplotě spalin. Teplota rosného bodu tRB je tedy teplota, při které parciální tlak vody je roven tenzi sytých par při této teplotě. Tlak sytých par lze spočítat např. pomocí Antoineovy rovnice.
Výsledek: ρspaliny = 0,888 kg.m-3, pH2O = 19,95 kPa (nekondenzuje), ∅ D = 0,1822 m ≈ 0,2 m _________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 2 – Stavové chování.
7
U 12118 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT __________________________________________________________________________________________________
2/12
Při jaké teplotě zaujímá 10 kg vzduchu (21% objemových O2, 79% objemových N2) objem 8 m3, je-li tlak 150 kPa ? Jaká je hustota vzduchu za těchto podmínek? Jaký je parciální objem kyslíku? Předpokládejte ideální chování vzduchu. Molové hmotnosti: MO2= 32 kg.kmol-1, MN2= 28 kg.kmol-1. Výsledky: T = 416,26 K = 143,11°C, VO2 = 1,68 m3
2/13 Při jakém tlaku má 10 kg vzduchu (21% objemových O2, 79% objemových N2) při teplotě 28°C objem 7,5 m3. Jaká je hustota vzduchu za těchto podmínek ? Předpokládejte ideální chování vzduchu. Jaký je parciální objem kyslíku? Molové hmotnosti: MO2= 32 kg.kmol-1, MN2= 28 kg.kmol-1. Výsledky: pvzd = 115,73 kPa, ρ vzd = 1,333 kg/m3 , VO2 = 1,575 m3
2/14 Jakou hustotu má syntézní plyn (66,6% objemových H2 , 33,4% objemových CO) při teplotě 600°C a tlaku 700 kPa. Jaký je parciální tlak vodíku za těchto podmínek ? Předpokládejte ideální chování. Molové hmotnosti: MH2= 2 kg.kmol-1 , MCO= 28 kg.kmol-1. Výsledky: ρ synt = 1,03 kg/m3 , pH2 = 466,2 kPa
2/15 Při jaké teplotě má syntézní plyn (66,6% objemových H2 , 33,4% objemových CO) při tlaku 350 kPa hustotu 1,1 kg/m3. Jaký je parciální tlak oxidu uhelnatého za těchto podmínek ? Předpokládejte ideální chování. Molové hmotnosti: MH2= 2 kg.kmol-1 , MCO= 28 kg.kmol-1. Výsledky: T = 135,73°C, pCO = 116,9 kPa
2/16 Jaký objem má 10 kg vzduchu (21% objemových O2, 79% objemových N2) při teplotě 28°C a tlaku 125 kPa. Jaká je hustota vzduchu za těchto podmínek ? Předpokládejte ideální chování vzduchu. Jaký je parciální objem dusíku? Molové hmotnosti: MO2= 32 kg.kmol-1, MN2= 28 kg.kmol-1. Výsledky: Vvzd = 6,942 m3, ρ vzd = 1,441 kg/m3, VN2 = 5,484 m3
2/17 Na jakou teplotu musí být předehřát vzduch (21 % obj. O2, 79 % obj. N2), aby měl při tlaku 200 kPa hustotu 0,9 kg/m3 ? Jaký je parciální tlak kyslíku a dusíku za těchto podmínek? Předpokládejte ideální chování plynu. Molové hmotnosti: MO2 = 32 kg.kmol-1, MN2 = 28 kg.kmol-1. Výsledek: t = 497,7°C, pO2 = 42 kPa, pN2 = 158 kPa _________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 2 – Stavové chování.
8
U 12118 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT __________________________________________________________________________________________________
2/18 Při jakém tlaku má syntézní plyn (66,6% objemových H2, 33,4% objemových CO) o teplotě 500°C hustotu 1,4 kg/m3. Jaký je parciální tlak oxidu uhelnatého za těchto podmínek ? Předpokládejte ideální chování. Molové hmotnosti: MH2= 2 kg.kmol-1 , MCO= 28 kg.kmol-1. Výsledky: p = 842,3 kPa, pCO = 281,33 kPa
2/19
Vzduch má při teplotě 20°C a tlaku 101,325 kPa hustotu 1,19 kg/m3. Jakou hustotu má vzduch při teplotě 200°C a tlaku 130 kPa ? Předpokládejte ideální chování vzduchu. Výsledky: ρ vzd = 0,946 kg/m3
2/20 Jaké hmotnostní množství plynné směsi propan-butan (75% hm. propanu C3H8, 25% hm. butanu C4H10) je v zásobníku o objemu 50 m3 při teplotě 25°C a tlaku 600 kPa? Jaká je hustota směsi a jaký je parciální objem propanu za těchto podmínek ? Předpokládejte ideální chování plynu. Molové hmotnosti: MC3H8 = 44 kg.kmol-1, MC4H10 = 58 kg.kmol-1 Výsledek: msm = 566,7 kg, ρsm = 11,334 kg/m3, VC3H8 = 39,91 m3
2/21 Směs plynů v plynojemu se skládá ze čtyř složek A, B, C, D v následujícím složení (% obj.): 70 % A, 4 % B, 3 % C, 23 % D. Molové hmotnosti složek jsou (kg.kmol-1): MA = 16,04, MB = 28,01, MC = 44,01 a MD = 28,01. Objem plynojemu V = 3000 m3, T = 360 K, p = 120 kPa. Určete hmotnost směsi v plynojemu. Dále vypočtěte následující koncentrace složky A: molovou koncentraci, hmotnostní koncentraci, koncentraci molově objemovou a koncentraci hmotnostně objemovou. Při výpočtu předpokládejte ideální chování plynné směsi při uvedených podmínkách V, T, p. Pozn.: Pro ideální plyn cni = cvi. Výsledek: m = 2418,931 kg, cnA = 70 % ; cmA = 55,81 %, cnvA = 0,02807 kmol/m3 ; cmvA = 0,4502 kg/m3
2/22
Jaký objem vzduchu o teplotě 20oC a tlaku 101,325 kPa je nutno zpracovat, aby se z něho získala 1 t kyslíku ? Ztráty při výrobě zanedbejte. Objemový zlomek kyslíku ve vzduchu je 21 %. Předpokládejte ideální chování vzduchu. Molová hmotnost kyslíku: MO2 = 32 kg.kmol-1. Výsledek: Vvzduch = 3579,43 m3
_________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 2 – Stavové chování.
9
U 12118 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT __________________________________________________________________________________________________
2/23 Vzduch obsahuje 21% obj. O2 a 79% obj. N2. Vypočtěte složení vzduchu v % hmotnostních, molově objemové a molově hmotnostní složení vzduchu (jinými slovy kolik kmolů O2 a N2 je obsaženo v 1 m3 resp. v 1 kg vzduchu). Molové hmotnosti: MO2 = 32 kg.kmol-1, MN2 = 28,02 kg.kmol-1. Návod: Budete – li při výpočtu předpokládat ideální chování plynu, můžete s výhodou při výpočtu použít Avogadrova zákona o kilomolovém objemu plynu při normálních podmínkách (při teplotě 0 oC a tlaku 101,325 kPa má 1 kmol ideálního plynu objem 22,413 m3).
Výsledek: cmO2 = 0,2329, cmN2 = 0,7671, cnvO2 = 9,3696.10– 3 kmol/m3, cnvN2 = 35,247.10– 3 kmol/m3 ; cnmO2 = 7,278.10– 3 kmol/kgvzduch , cnmN2 = 2,738.10– 2 kmol/kgvzduch ,
2/24 Určete rosný bod spalin o složení 9,5 % obj. CO2 , 19 % obj. H2O, 71,5 % obj. N2 při tlaku 100 kPa. Vliv CO2 na rosný bod neuvažujte. Konstanty Antoineovy rovnice (H2O; t(°C), p(kPa)): A = 7,19621, B = 1730,63, C = 233,426. Pozn.: Rosný bod je teplota, při které začne ze spalin kondenzovat voda (relativní vlhkost ϕ = 1, ϕ = pH2O/p"H2O(t) = parciální tlak vodní páry / tenze sytých par).
Výsledek: t = 59°C Řešení: 1. Parciální tlak vody
pH2O = cnH2O.p = 0,19.100 = 19 kPa
2. Rosný bod: p"H2O (T)= pH2O log pH′′2 O = A − t=
B t+C
⇒
t=
B −C A − log pH′′2 O
1730,63 − 233,426 = 59 o C 7,19621 − log 19
2/25 Při jaké teplotě vře voda při tlaku 600 kPa? V jakém skupenství je voda při tomto tlaku a teplotě 150°C? Konstanty Antoineovy rovnice (H2O, t(°C), p(kPa)): A = 7,14258, B = 1715,7, C = 234,268. Výsledky: tvar = 158,84°C, skupenství kapalné
Radek Šulc@2007, 2013
_________________________________________________________________________________ Chemie – cvičení 2 – Stavové chování.
10