Сколько кубических метров воздуха, содержащего 21% кислорода, потребуется для сжигания 2 м3 природного...

Для сжигания 2 м3 природного газа потребуется 7,14 м3 воздуха.

Для сжигания природного газа, содержащего метан, этан, пропан и азот, сначала нужно рассчитать количество кислорода, необходимого для полного сжигания каждого компонента. Для этого используем уравнение реакции сжигания:

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O (метан) C2H6 + 7/2O2 -> 2CO2 + 3H2O (этан) C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O (пропан)

Из уравнений видно, что для сжигания 1 моль метана требуется 2 моля кислорода, для этана - 7/2 моля, для пропана - 5 молей. Теперь можем рассчитать количество кислорода, необходимого для сжигания каждого компонента природного газа:

• Метан: 2 м3 0.75 (доля метана) 0.21 (доля кислорода в воздухе) = 0.315 м3 кислорода
• Этан: 2 м3 0.15 (доля этана) 0.21 = 0.063 м3 кислорода
• Пропан: 2 м3 0.06 (доля пропана) 0.21 = 0.0252 м3 кислорода

Суммируем количество кислорода, необходимого для сжигания всех компонентов:

0.315 + 0.063 + 0.0252 = 0.4032 м3 кислорода

Теперь можем рассчитать объем воздуха, необходимого для сжигания 2 м3 природного газа:

2 м3 природного газа (1 / 0.21) (1 / 0.79) = 9.5238 м3 воздуха

Итак, для сжигания 2 м3 природного газа потребуется примерно 9.52 м3 воздуха.

Для решения этой задачи необходимо определить, сколько кислорода требуется для полного сжигания каждого компонента природного газа, и затем рассчитать общий объем воздуха, необходимого для обеспечения этого количества кислорода.

Шаг 1: Определение объемов каждого компонента в природном газе

Объем природного газа составляет 2 м³. Тогда объемы каждого компонента будут:

• Метан (CH₄): 75% от 2 м³ = (2 \times 0.75 = 1.5) м³
• Этан (C₂H₆): 15% от 2 м³ = (2 \times 0.15 = 0.3) м³
• Пропан (C₃H₈): 6% от 2 м³ = (2 \times 0.06 = 0.12) м³
• Азот (N₂): 4% от 2 м³ = (2 \times 0.04 = 0.08) м³

Азот не участвует в реакции горения, поэтому его можно игнорировать в дальнейших расчетах.

Шаг 2: Стехиометрические уравнения горения

1. Метан (CH₄): [ \text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} ] Для сжигания 1 м³ метана требуется 2 м³ кислорода.

2. Этан (C₂H₆): [ \text{C}_2\text{H}_6 + \frac{7}{2}\text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O} ] Для сжигания 1 м³ этана требуется 3.5 м³ кислорода.

3. Пропан (C₃H₈): [ \text{C}_3\text{H}_8 + 5\text{O}_2 \rightarrow 3\text{CO}_2 + 4\text{H}_2\text{O} ] Для сжигания 1 м³ пропана требуется 5 м³ кислорода.

Шаг 3: Расчет необходимого объема кислорода

• Для метана: (1.5 \, \text{м}^3 \times 2 = 3 \, \text{м}^3) кислорода
• Для этана: (0.3 \, \text{м}^3 \times 3.5 = 1.05 \, \text{м}^3) кислорода
• Для пропана: (0.12 \, \text{м}^3 \times 5 = 0.6 \, \text{м}^3) кислорода

Общий объем кислорода, необходимый для сжигания 2 м³ природного газа: [ 3 + 1.05 + 0.6 = 4.65 \, \text{м}^3 ]

Шаг 4: Расчет необходимого объема воздуха

Поскольку кислород составляет 21% от объема воздуха, объем воздуха (V), необходимый для получения 4.65 м³ кислорода, можно найти по формуле: [ V \times 0.21 = 4.65 ] [ V = \frac{4.65}{0.21} \approx 22.14 \, \text{м}^3 ]

Таким образом, для сжигания 2 м³ природного газа потребуется приблизительно 22.14 м³ воздуха.