Изменение давления и температуры при сгорании топлива в калориметрической бомбе
Какое будет изменение давления и температуры в конце сгорания топлива в калориметрической бомбе объемом
Какое будет изменение давления и температуры в конце сгорания топлива в калориметрической бомбе объемом 300 см³, заполненной кислородом при начальном давлении 25 бар и температуре 293K? При сгорании 0.3 г. топлива с известной теплотворной способностью в кДж/кг. Учтите, что теплоотдачу к стенкам бомбы можно пренебречь.
22.12.2023 20:09
Написать свой ответ:
Инструкция: При сгорании топлива в калориметрической бомбе происходит выделение тепла, которое можно использовать для расчета изменения давления и температуры. Для этого воспользуемся законом Гей-Люссака и уравнением состояния идеального газа.
1. Сначала найдем количество вещества кислорода в калориметрической бомбе при начальных условиях. Для этого воспользуемся уравнением идеального газа: PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.
n = (PV) / (RT) = (25 бар * 0.3 л) / (0.0831 л*бар/(моль*К) * 293 К) ≈ 0.299 моль
2. Затем найдем количество выделяющегося при сгорании топлива тепла. Умножим массу топлива на его теплотворную способность:
Q = m * Qv = 0.3 г * Qv (где Qv - теплотворная способность в кДж/кг)
3. Затем вычислим изменение давления. Из закона Гей-Люссака известно, что давление и количество вещества пропорциональны друг другу при неизменной температуре. Таким образом, можно записать:
ΔP ∝ Δn
ΔP = (n сгораемого топлива) / (V бомбы) * R * ΔT
4. Наконец, рассчитаем изменение температуры. Для этого воспользуемся формулой:
ΔT = Q / (Cv * m)
Доп. материал: Давайте рассчитаем изменение давления и температуры при сгорании 0.3 г топлива с теплотворной способностью 46.9 кДж/кг в калориметрической бомбе объемом 300 см³, заполненной кислородом при начальном давлении 25 бар и температуре 293K.
Совет: Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить законы Гей-Люссака, уравнение состояния идеального газа, а также понятия теплотворной способности и теплоемкости.
Практика: Найдите изменение давления и температуры при сгорании 0.5 г топлива с теплотворной способностью 55 кДж/кг в калориметрической бомбе объемом 200 см³, заполненной кислородом при начальном давлении 30 бар и температуре 298K. (Учтите, что теплоотдачу к стенкам бомбы можно пренебречь)