Задача Задача №3490707
А
А
найдите массовую долю метана в природном газе, если при сжигании 4 кг природного газа выделилось 160600 кДж теплоты
Задача: найти массовую долю метана в природном газе, если при сжигании 4 кг газа выделилось 160600 кДж теплоты.
Допущения (нормативный упрощённый подход):
- Природный газ рассматриваем как смесь, в которой основной вклад в теплоотдачу вносит метан CH4. Остальные компоненты учитываются лишь через масс-фракцию CH4.
- Используем стандартное тепло сгорания метана: ΔHc°(CH4) ≈ -890 kJ/mol.
- Молекулярная масса CH4: M(CH4) = 16.04 g/mol = 0.01604 kg/mol.
- Энергия от полного сгорания 1 кг метана: E_CH4,1kg = 890 kJ/mol ÷ 0.01604 kg/mol ≈ 55 500 kJ/kg = 55.5 MJ/kg.
Шаги решения:
Энергия, которая бы выделилась при сгорании 4 кг чистого метана: E_pure = 4 кг × 55.5 MJ/kg ≈ 222 MJ = 222 000 kJ.
Полученная газом теплота: E_measured = 160 600 kJ.
Массовая доля CH4 в газе (предполагаем, что вся энергия идёт от метана пропорционально его массе): w_CH4 = E_measured / E_pure = 160 600 kJ / 222 000 kJ ≈ 0.723.
Ответ:
- Массовая доля метана в природном газе ≈ 0.723, то есть примерно 72.3%.
- Масса метана в 4 кг газа ≈ 4 kg × 0.723 ≈ 2.89 kg.
Комментарий по допущениям:
- Значение зависит от выбранной величины теплового эффекта CH4 (HHV ≈ 55.5 MJ/kg в задаче; если взять более низкое нагревательное значение LHV, результат будет другим, примерно около 0.80–0.82). В рамках стандартной задачи принимаем HHV и получаем ~72%.
- Реальная природная газовая смесь может содержать другие компоненты (этан, пропан и т.д.), что изменит точную массовую долю CH4, но данный подход даёт разумную оценку.
