Для решения данной задачи нам нужно выяснить, сколько кислорода потребуется для сжигания 60 кг древесного угля с учётом негорючих примесей.
Шаг 1: Определение чистого веса угля
Из 60 кг древесного угля 12% — это негорючие примеси. Сначала найдем, сколько чистого угля остается:
Негорючая примесь:
[
12% \text{ от } 60, \text{кг} = \frac{12}{100} \times 60 = 7.2, \text{кг}
]
Чистый уголь:
[
\text{Чистый уголь} = 60, \text{кг} - 7.2, \text{кг} = 52.8, \text{кг}
]
Шаг 2: Определение необходимого кислорода для сжигания
Сожжение угля можно описать уравнением реакции с кислородом. Углерод (С) в угле реагирует с кислородом (О₂) с образованием углекислого газа (CO₂):
[
C + O_2 \rightarrow CO_2
]
Для полного сгорания 1 моля углерода требуется 1 моль кислорода. Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль, а молярная масса кислорода (O₂) = 32 г/моль.
Найдем, сколько моль угля у нас есть:
[
\text{Количество молей угля} = \frac{52.8, \text{кг}}{0.012, \text{кг/моль}} = \frac{52800, \text{г}}{12, \text{г/моль}} = 4400, \text{моль}
]
Теперь вычислим, сколько кислорода нам нужно:
[
\text{Количество молей O}_2 = 4400, \text{моль} \text{ угля} \times 1 \text{ моль O}_2 = 4400, \text{моль O}_2
]
Шаг 3: Определение объема кислорода
При нормальных условиях (0°C и 1 атм) 1 моль любого газа занимает 22.4 литра. Таким образом, можем вычислить объем кислорода, необходимого для реакции:
[
\text{Объем O}_2 = 4400, \text{моль} \times 22.4, \text{л/моль} = 98560, \text{л}
]
Шаг 4: Расчет объемной доли кислорода в воздухе
Рассчитаем, какая часть воздуха понадобится для этого объема кислорода. Объемная доля кислорода в воздухе составляет примерно 21%.
Отсюда, чтобы найти необходимый объем воздуха, используем следующую формулу:
[
\text{Объем воздуха} = \frac{\text{Объем O}_2}{\text{Объемная доля O}_2} = \frac{98560, \text{л}}{0.21} \approx 469047.62, \text{л}
]
Финальный ответ
Таким образом, для сжигания 60 кг древесного угля, содержащего 12% негорючих примесей, потребуется примерно 469048 литров воздуха.
