Какую макс. работу можно получить от 1 кг СH4 ?

Сообщение №15051 от SB 03 декабря 2002 г. 12:41
Тема: Какую макс. работу можно получить от 1 кг СH4 ?

Какую максимальную работу можно получить от 1кг СH4 ?

В начальном состоянии есть 1 кг СH4 при температуре окружающей среды = 300К, а также другие вещества O2,H2O,N2 и др. при той же температуре.

В конечном состоянии 1кг CH4 превратился в CO2 и Н2О и температура всех веществ, участвующих в получении работы = 300К.

Сколько максимально джоулей работы можно получить,превратив СН4 в воду и углекислый газ, зная законы термодинамики? Может кто-нибудь назвать это число?


Отклики на это сообщение:

> Какую максимальную работу можно получить от 1кг СH4 ?

> В начальном состоянии есть 1 кг СH4 при температуре окружающей среды = 300К, а также другие вещества O2,H2O,N2 и др. при той же температуре.

> В конечном состоянии 1кг CH4 превратился в CO2 и Н2О и температура всех веществ, участвующих в получении работы = 300К.

> Сколько максимально джоулей работы можно получить,превратив СН4 в воду и углекислый газ, зная законы термодинамики? Может кто-нибудь назвать это число?

Удельная теплота сгорания - справочная величина. А можно через разность энтальпий продуктов и исходного. Но это опять же справочные величины.


Работа, кажется зависит от спсоба преобразования тепла в работу.
Можно ли получить работу равную теплоте сгорания?


> Работа, кажется зависит от спсоба преобразования тепла в работу.
> Можно ли получить работу равную теплоте сгорания?

Конечно.


Максимально возможная работа равна разности энтальпий конечных и начальных веществ, участвующих в процессе.
В данном случае, температуры всех веществ в конце и начале одинаковы и равны 300 К.
Записав суммарную реакцию:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H20
и зная, что масса СH4 равна 1 кг, найдем массы остальных веществ:
CH4 = 1 кг
2О2 = 4 кг
СО2 = 2.75 кг
2Н2О = 2.25 кг

Тогда, максимальная работа равна:
(2.75*удельная энтальпия CO2 + 2.25*удельная энтальпия H2O) -
(1* удельная энтальпия CH4 + 4* удельная энтальпия O2).

Правильно?


> > Работа, кажется зависит от спсоба преобразования тепла в работу.
> > Можно ли получить работу равную теплоте сгорания?

> Конечно.

Приведите пример цикла со 100%-м КПД (холодильник при 0К просьба не рассматривать).


> > > Работа, кажется зависит от спсоба преобразования тепла в работу.
> > > Можно ли получить работу равную теплоте сгорания?

> > Конечно.

> Приведите пример цикла со 100%-м КПД (холодильник при 0К просьба не рассматривать).

Какого цикла? Я разве что-то сказал о цикле?


> Максимально возможная работа равна разности энтальпий конечных и начальных веществ, участвующих в процессе.
> В данном случае, температуры всех веществ в конце и начале одинаковы и равны 300 К.
> Записав суммарную реакцию:
> CH4 + 2O2 = CO2 + 2H20
> и зная, что масса СH4 равна 1 кг, найдем массы остальных веществ:
> CH4 = 1 кг
> 2О2 = 4 кг
> СО2 = 2.75 кг
> 2Н2О = 2.25 кг

> Тогда, максимальная работа равна:
> (2.75*удельная энтальпия CO2 + 2.25*удельная энтальпия H2O) -
> (1* удельная энтальпия CH4 + 4* удельная энтальпия O2).

> Правильно?

Правильно, только удельная энтальпия O2 как простого вещества по определению равна 0.

ЗЫ. Если будете считать через кг, смотрите чтобы значения энтальпий тоже выражались через кг, а не моли!


1


отличаться от теплоты сгорания 1 кг CH4 и от работы по циклу Карно.


Расчеты теплового эффекта по энтальпиям имеют смысл при постоянном давлении. В условиях задачи, как Вы их сформулированы, про давление ничего не сказано. Это дело надо обдумать, может, здесь какая-то уловка. Я тоже подумаю и напишу после.


1


По условиям задачи, по-видимому, изменяется энтропия системы (из 3 моль газа образовался 1, вода при 300К жидкая), поэтому для расчета работы надо использовать не энтальпии, а энергии Гиббса. Вот цитата из учебника:

В изотермическом равновесном процессе, происходящем при постоянном давлении, убыль энергии Гиббса данной системы равна полной работе, производимой системой в этом процессе, за вычетом работы против внешнего давления т. е. равна максимальной полезной работе.


> Расчеты теплового эффекта по энтальпиям имеют смысл при постоянном давлении. В условиях задачи, как Вы их сформулированы, про давление ничего не сказано. Это дело надо обдумать, может, здесь какая-то уловка. Я тоже подумаю и напишу после.

Избегайте написание темы заглавными буквами.


По табл.: "Стандартные энергии Гиббса образования некоторых соединений из элементов"
http://mami.pochtamt.ru/lib/fho-e.htm
найдем энергию Гиббса при 300 К
для CH4 G = - 53.86 кДж/моль
для СО2 G = - 394.61 кДж/моль
для H2O G = - 237.94 кДж/моль

Т.к. у нас масса CH4 = 1 кг, СО2 = 2.75 кг, H2O = 2.25 кг, то

максимально возможная работа, которая может быть получена от 1 кг метана равна:

2.75/0.044*394.61 + 2.25/0.018*237.94 - 1/0.016*53.86 = 51039 кДж

C 1 кг метана можно максимум получить 51 МДж работы.

Правильно?



> 1

На этом форуме запрещено писать текст ответа непосредственно в строке "Тема" и ничего не писать в поле "Текст ответа". Также пожалуйста избегайте ответов типа "спасибо", "ок", и т.д.


> > > Работа, кажется зависит от спсоба преобразования тепла в работу.
> > > Можно ли получить работу равную теплоте сгорания?

> > Конечно.

> Приведите пример цикла со 100%-м КПД (холодильник при 0К просьба не рассматривать).
Можно наоборот, сжимать посильнее адиабатически перед тем как поджигать
Принцип Дизеля.. но 100 тоже не получишь - газы не идеальные :)


> максимально возможная работа, которая может быть получена от 1 кг метана равна:

> 2.75/0.044*394.61 + 2.25/0.018*237.94 - 1/0.016*53.86 = 51039 кДж

> C 1 кг метана можно максимум получить 51 МДж работы.

> Правильно?

Это тепловая энергия, речь была о механической :)


"Это тепловая энергия, речь была о механической :) "

Речь была о работе в общем смысле, а не обязательно о механической работе. Например, работа может происходить в топливном элементе.
Хотелось бы конструктивных решений, а не смайликов и рекомендаций почитать книги.

С уважением


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100