Molar Enthalpy of Combustion of Fuels or Molar Heat of Combustion Fuels Chemistry Tutorial
Please do not block ads on this website.
Ei mainoksia = ei rahaa meille = ei ilmaista tavaraa sinulle!
Molar Heat of Combustion (molar enthalpy of combustion) of Some Common Substances Used as Fuels
Polttoaineina voidaan käyttää hiilivetyjä, kuten alkaaneja, ja alkoholeja, kuten alkanoleja.
Kun alkaani palaa täydellisesti ylimääräisessä happikaasussa, reaktiotuotteet ovat hiilidioksidi (CO2(g)) ja vesi (H2O(g), joka huoneenlämmössä ja -paineessa tiivistyy H2O(l):ksi).
alkaani + ylimääräinen happikaasu → hiilidioksidikaasu + vesihöyry
Alkaanin molaarinen palamislämpö (alkaanin molaarinen palamisentalpia) on lämpöenergian määrä, joka vapautuu, kun 1 mooli alkaania palaa ylimääräisessä happikaasussa.
Kun alkaani palaa täydellisesti ylimääräisessä happikaasussa, reaktiotuotteet ovat hiilidioksidi (CO2(g)) ja vesi (H2O(g), joka huoneenlämmössä ja -paineessa tiivistyy H2O(l):ksi).
alkanoli + ylimääräinen happikaasu → hiilidioksidikaasu + vesihöyry
Alkanolin molaarinen palamislämpö (alkanolin molaarinen palamisentalpia) on lämpöenergian määrä, joka vapautuu, kun 1 mooli alkanolia palaa ylimääräisessä happikaasussa.
Jotta voimme määrittää molaarisen palamislämmön, meidän on pystyttävä määrittämään, kuinka monta moolia ainetta kului palamisreaktiossa, joten aineen on oltava puhdas aine.1
Joidenkin tavallisten polttoaineina käytettävien alkaanien ja alkoholien molaarinen palamislämpö (molaarinen palamisentalpia) on taulukoitu alla olevaan taulukkoon yksikköinä kilojoulea moolia kohti (kJ mol-1)2.
Huomaa, että kutakin palamisreaktiota kuvaavat kemialliset yhtälöt on tasapainotettu siten, että poltettavaa ainetta, polttoainetta, käytetään 1 mooli.
Palamisreaktiossa syntyy ylimääräistä happikaasua, ylimääräistä O2(g), joten on aivan OK käyttää O2(g)-määriä yhtälön tasapainottamiseen, koska meitä kiinnostaa oikeastaan vain vapautuva energia polttoainemoolia kohti, ei happikaasumoolia kohti.
| Aine (polttoaine) |
Molaarinen palamislämpö (kJ mol-1) |
Palamisreaktio | ΔHreaktio (kJ mol-1) |
|---|---|---|---|
| metaani | 890 | CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) | ΔH = -890 |
| etaani | 1560 | C2H6(g) + 7/2O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) | ΔH = -1560 |
| propaani | 2220 | C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) | ΔH = -2220 |
| butaani | 2874 | C4H10(g) + 13/2O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(l) | ΔH = -2874 |
| oktaani | 5460 | C8H18(g) + 25/2O2(g) → 8CO2(g) + 9H2O(l) | ΔH = -5460 |
| metanoli (metyylialkoholi) |
726 | CH3OH(l) + 3/2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) | ΔH = -726 |
| etanoli (etyylialkoholi) |
1368 | C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) | ΔH = -1368 |
| propan-1-ol (1-propanoli) |
2021 | C3H7OH(l) + 9/2O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) | ΔH = -2021 |
| butan-1-ol (1-butanoli) |
2671 | C4H9OH(l) + 6O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(l) | ΔH = -2671 |
Taulukosta nähdään, että 1 mooli metaanikaasua, CH4(g), palaa täydellisesti ylimääräisessä happikaasussa, jolloin vapautuu 890 kJ lämpöä.
Metaanikaasun molaarinen palamislämpö on taulukossa annettu positiivisena arvona 890 kJ mol-1.
Metaanikaasun palamisen entalpiamuutos ilmoitetaan taulukossa negatiivisena arvona, ΔH = -890 kJ mol-1, koska reaktio tuottaa energiaa (se on eksoterminen reaktio).
Voisimme kirjoittaa kemiallisen yhtälön kuvaamaan 1 mooli metaanikaasun palamista seuraavasti:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -890 kJ mol-1
Mutta kuinka paljon energiaa vapautuu, jos 2 moolia metaania palaa täydellisesti?
Kirjoittaessamme kemiallisen yhtälön tälle reaktiolle meidän on kerrottava jokainen termi kahdella ( × 2)mukaan lukien ΔH:n arvo:
2 × CH4(g) + 2 × 2O2(g) → 2 × CO2(g) + 2 × 2H2O(g) ΔH = 2 × -890 kJ mol-1
2CH4(g) + 4O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH = -1780 kJ mol-1
2 moolia metaania palaisi täydellisesti vapauttaen 2 × 890 = 1780 kJ lämpöä.
Vastaavasti, jos meillä on vain puolet moolista metaanikaasua, joka palaa täydellisesti, meidän on kerrottava jokainen termi kemiallisessa yhtälössä, mukaan lukien ΔH:n arvo, ½:llä, kuten alla olevissa kemiallisissa yhtälöissä on esitetty:
½ × CH4(g) + ½ × 2O2(g) → ½ × CO2(g) + ½ × 2H2O(g) ΔH = ½ × -890 kJ mol-1
½CH4(g) + O2(g) → ½CO2(g) + H2O(g) ΔH = -445 kJ mol-1
½ mooli metaania palaisi vapauttaen ½ × 890 = 445 kJ lämpöä.
Yleisesti ottaen, n moolia polttoainetta poltettaessa vapautuvan lämpöenergian määrä on yhtä suuri kuin polttoaineen molaarisen palamislämmön arvo kerrottuna poltettujen polttoainemoolien määrällä
vapautuva lämpö (kJ) = n (mol) × molaarinen palamisentalpia (kJ mol-1)
(Katso Kemiallisen reaktion entalpianmuutoslaskelmat -oppaasta lisää esimerkkejä tämäntyyppisistä laskutoimituksista)
Tässä jaksossa tarkasteltiin, miten puhtaiden aineiden molaarisen palamisentalpia-arvojen taulukoiden avulla voidaan laskea, kuinka paljon lämpöenergiaa vapautuu, kun tunnettuja määriä ainetta poltetaan ylimääräisessä happikaasussa.
Mutta mistä nämä arvot ovat peräisin?
Molaarisen palamisen entalpian arvot voidaan määrittää laboratoriokokeiden avulla.
Seuraavassa osiossa keskustelemme kokeesta, jonka voisit tehdä määrittääksesi alkoholin molaarisen palamislämmön.
Tietäisitkö tämän?
Liity AUS-e-TUTE-peliin!
Leikkikää peliä nyt!