Yks' pyöräilijä

Eli opetus≫

Öljyn poltto ilmassa

| 0 comments

Öljy on monimutkainen hiilivetyketju, jossa on noin 86$\%$ hiiltä ($\C$) ja loput 14$\%$ divetyä ($\Hc_2$). Öljyn palamisessa tutkitaan reaktiota hapen kanssa; tarkistetaan molemmat alkuaineet erikseen.

Ensin hiili.

$\C + \Oc_2 \to \C \Oc_2$

Aineiden molekyylimassoja vertaamalla huomataan (yksinkertaisuuden vuoksi), että jos poltetaan 12 kg, tarvitaan 32 kiloa happea ja ulos tulee 44 kiloa hiilidioksidia, eli

12 kg $+$ 32 kg $\to$ 44 kg.

Skaalataan tulos vielä öljykiloa kohti (eli jaetaan reaktioyhtälö puolittain 12:lla), ja otetaan huomioon hiilen prosenttiosuus öljyssä (86$\%$). Saadaan

0,86 kg $+$ 0,86$\tfrac{32}{12}$ kg $\to$ 0,86$\tfrac{44}{12}$ kg

0,86 kg $+$ 2,29 kg $\to$ 3,15 kg.

Sitten vety.

$\Hc_2 + \tfrac12 \Oc \to \Hc_2\Oc$.

Molekyylimassat samalla tavalla kuin edellä, saadaan (pari välivaihetta jätetty)

0,14 kg $+$ 1,12 kg $\to$ 1,26 kg.

Lopuksi tulokset yhdistetään. Huomataan. että kun lähtöainetta (öljy) on yksi kiloa, josta 0,86 kiloa hiiltä ja 0,14 kilogrammaa vetyä, tarvitaan palamiseen 3,41 kiloa happea. Samalla ilmaan vapautuu 3,14 kiloa hiilidioksidia ja 1,26 kiloa vesihöyryä.

Tarvittava happi, 3,41 kiloa, otetaan ilmasta. Ilma koostuu typestä ($\N$, 79$\%$) ja hapesta( $\Oc_2$, 21$\%$). Muut aineet voidaan jättää ottamatta huomioon. Verrataan taas molekyylimassoja:

$\Oc_2$: 0,21 $\times$ 32 g/mol = 6,72 g/mol

$\N_2$: 0,79 $\times$ 28 g/mol = 22,12 g/mol,

joten ilman keskimääräinen molekyylipaino on 6,72 g/mol $+$ 22,12 g/mol $=$ 28,84 g/mol. Hapen massaosuus on $\frac{6.72}{28.84} = 0.23$ ja typen $\frac{22.12}{28.84}=0.767$. Siis, kun happea tarvitaan 3,41 kiloa, niin typpeä ilman suhteessa on

3,41 kg $\frac{0.767}{0.233}$ = 11,23 kg typpeä $\N_2$.

Lopulta nähdään, että öljyn polttamiseen tarvittava ilma-polttoaine–suhde (air to fuel ratio) on

$1:(3.41 + 11.32)=1:14.6$ kg.

Ulos tulee hiilidioksia, vettä (vesihöyryä) ja typpeä:

$\C \Oc_2$: 3,15 kg

$\Hc_2 \Oc$: 1,26 kg

$\N_2$: 11,23 kg.

Leave a Reply

Required fields are marked *.


css.php