Дано:
- Масса метана (m_CH4) = 26,8 кг
- Объемная доля озона в смеси (ω_O3) = 24,2 % = 0,242
- Объемная доля кислорода в смеси (ω_O2) = 100 % - 24,2 % = 75,8 % = 0,758
Найти:
- Объем смеси (V_total) необходимый для полного сгорания метана.
Решение:
1. Запишем уравнение реакции сгорания метана:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
2. Установим соотношение между количеством вещества метана и кислорода:
Для полного сгорания 1 моль метана требуется 2 моля кислорода.
3. Найдем количество вещества метана:
Молярная масса метана (M_CH4) = 12 + 4 * 1 = 16 г/моль = 0,016 кг/моль
n_CH4 = m_CH4 / M_CH4 = 26,8 / 0,016 = 1675 моль
4. Рассчитаем необходимое количество кислорода для сгорания:
n_O2 = 2 * n_CH4 = 2 * 1675 = 3350 моль
5. Теперь найдем объем кислорода при нормальных условиях (н. у.):
По закону Авогадро 1 моль газа занимает объем 22,4 л (или 0,0224 м³).
V_O2 = n_O2 * 0,0224 = 3350 * 0,0224 = 74,84 м³
6. Используя объемные доли, найдем общий объем смеси кислорода и озона:
Пусть V_total будет общим объемом смеси.
Объем кислорода в смеси составляет 75,8 % от общего объема:
V_O2 = ω_O2 * V_total
=> V_total = V_O2 / ω_O2 = 74,84 / 0,758 ≈ 98,72 м³
Ответ:
Для полного сгорания метана массой 26,8 кг потребуется примерно 98,72 м³ смеси кислорода и озона.