Лаба Д-1 (1043412), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

где С- теплоемкость воды, кДж/кг·К;

k - водный эквивалент калориметрический установки, кг;

T₀, T_K – начальная и конечная температуры главного периода, К;

- масса горючего, кг;

Qn - теплота сгорания запальной медной проволоки, кДж/кг ( кДж/кг);

- масса запальной проволоки, кг;

ΔQ- поправка на теплообмен установки с окружающей средой, кДж.

Поправка на теплообмен ΔQ определяется следующим образом:

(7)

где - тепловой поток от установки, Вт;

T_ср – температура окружающей среды;

T – текущая температура воды в калориметрическом сосуде;

τ_эк - длительность эксперимента;

α- коэффициент теплообмена установки с окружающей средой.

Главный период условно разбивается на две отрезка времени (m и r , - см. рис. 2), различающиеся градиентом изменения температуры воды в сосуде. Предполагается, что на отрезке r тепловой поток от установки равен потоку в конечном периоде: qr=qk, а на отрезке m – близок к полусумме тепловых потоков начального и конечного периодов;

Потоки q₀ и q_K определяются из соотношения

(8)

соответственно в начальный и конечный период эксперимента.

Окончательно имеем

кДж(9)

где - среднее изменение температуры за полуминутный промежуток в начальном периоде ,число делений шкалы термометра;

- среднее изменение температуры за полуминутный промежуток в конечном периоде, число делений шкалы термометра;

- число полуминутных промежутков главного периода с быстрым подъемом температуры (0,3 и более делений шкалы термометра). К относят первый промежуток, независимо от подъема температуры в нем; - числом полуминутных промежутков главного периода с медленным подъемом температуры, к которому относят полуминутные промежутки главного периода, не отнесенные к .

При полном сгорании углеводородного горючего в атмосфере кислорода уравнение баланса энергии может быть записано в виде

(10)

и вместе с уравнением материального баланса по углероду и водороду составляет замкнутую систему уравнений .позволяющую находить полную энтальпию горючего при известных значениях и .При этом

;(11)

;(12)

где , - относительное массовое содержание в горючем углерода и водорода соответственно.

Если условия проведения опыта соответствуют стандартной температуре , то уравнение (10) при =0 принимает вид

(13)

где

=-393,51 кДж/моль; =-285,83 кДж/моль.

Далее, определив мольный стехиометрический коэффициент по формуле (4), находим полную энтальпию рассматриваемого топлива:

(14)

Таким образом, полученные результаты дают возможность определить тепловую энергию, выделяющуюся при сгорании рассмотренного горючего с любым окислителем, и тем самым характеризовать эффективность выбранного топлива в целом.

Данные для расчета:

Температура воздуха, температура калориметрической оболочки 28°С;

Масса воды 4810 г;

Масса сгоревшей части запальной медной проволоки 0,0125 г;

Удельная теплота сгорания медной проволоки 2,51 кДж/г;

Удельная теплота сгорания бензойной кислоты (С₆Н₅СООН) 26,455 кДж/г;

Масса бензойной кислоты 1,0686 г;

Обьем 0,1 H NaOH, израсходованного на титрование 5,5 мл;

Удельная теплота образования азотной кислоты 59,87 кДж/моль;

Расчет

1.Рассчитаем по формуле (9):

Для этого рассчитаем и . Из результатов эксперимента:

- число полуминутных промежутков главного периода с быстрым подъемом температуры (0,3 и более делений шкалы термометра). К относят первый промежуток, независимо от подъема температуры в нем. Из результатов эксперимента видно, что . - число полуминутных промежутков главного периода с медленным подъемом температуры, к которому относят полуминутные промежутки главного периода, не отнесенные к . Из результатов получаем, что .

k - водный эквивалент калориметрический установки, кг;

k=4,81 кг;

С- теплоемкость воды, кДж/кг·К;

С=4,2 кДж/кг·К;

Тогда

Далее считаем количество тепла, выделившееся сгорании единицы массы горючего (1 кг) по формуле (6):

где-

=1,0686 г;

=304,105 К;

=302,5 К;

=0,0125 г;

=2,51 кДж/г;

Тогда Уравнение баланса энергии при стандартной температуре и при =0:

где-

=-393,51 кДж/моль; =-285,83 кДж/моль.

, - относительное массовое содержание в горючем углерода и водорода соответственно. Хим. формула бензойной кислоты C₆H₅COOH. Тогда:

Из этого:

Из формулы (4) определяем стехиометрический коэффициент:

Определяем полную энтальпию топлива:

Характеристики

Список файлов лабораторной работы