«Концепции современного естествознания»
Скачать 1.42 Mb.
|
Gуглерод = 138.8 * 12 / 16 = 104.1 тонн/час; 7. Определим потери графита: Gпотериуглерод = 0.02 * 104.1 = 2.08 тонн/час; . 8. Определим расход оставшегося графита: Gкуглерод = 104.1 – 2.08 = 102.02 тонн/час; 9. Определяем расход водорода: Gводород = 138.8 * 4/ 16 = 34.7 тонн/час; 10. Определяем потери водорода: Gпотериводород = 0.1 * 34.7 = 3.5 тонн/час; 11. Определяем расход оставшегося водорода: Gкводород = 34.7 – 3.5 = 31.21 тонн/час; 12. Определяем объемный расход газообразных реагентов и продуктов реакции: Vкводород= 31.21 ∙ 129.5 / ( 2 ∙ 3.6) = 561.2 м3 / с. Vневступметан = 92.6 ∙ 129.5 / ( 16 ∙ 3.6 ) = 208.9 м3 / с. Vпотериметан = 25.7 ∙ 22.4 / ( 16 ∙ 3.6 ) = 10 м3 / с. Vпотериводород = 3.5 ∙ 129.5 / ( 2 ∙ 3.6 ) = 63 м3 / с. Заполним таблицу материального баланса: Таблица 7.2.2 Материальный баланс химического процесса
13. Определяем нормальный молярный тепловой эффект реакции:  ∆H0 = 1 * 0 + 2 * 0 - 1 * ( - 75) = 75 Кдж / пробег; 14. Определяем молярные и удельные теплоемкости сырья и продуктов: C0CH=18+61*300/1000= 36 дж/(моль*град) = 2 Кдж /(кг*град ); CtCH=18+61*1700/1000= 120 дж/(моль*град) = 7 Кдж/(кг*град ); CtC = 17+ 4*1700/1000 = 24 дж/(моль*град) = 2 Кдж /(кг*град ); CtH = 27+ 3*1700/1000 = 32 дж/(моль*град) = 16 Кдж /(кг*град ); 15. Определяем изменение температуры: ∆T = Tp – T0 = 1700 – 300 = 1400; 16. Определяем изменение теплоемкости:  ∆C = 1 * 24 + 2 * 32 – 1 * 36 =24 +64–36 =+ 52 дж / (моль*град ); 17. Определяем молярный тепловой эффект при температуре реакции:  ∆HT = 75000 + 1400 * 52 = 150 Кдж / пробег; Следовательно - Реакция эндотермическая, т.е. идет с поглощением тепла и запись этого вклада в таблицу теплового баланса осуществляется в части «Расход». 18. Определяем химический эквивалент реакции: Qхр = ∆HT ∙ G / μ = 150 * 28.34 / 12 = 354 Мвт; Примечание: При решении задачи по расчету материального баланса и температурного режима химической реакции работа на этом и завершается. 19. Определим энтальпии (теплосодержание) сырья и продуктов: Примечание: Энтальпия или теплосодержание рассчитывается, как произведение массового расхода рассматриваемого реагента на его теплоемкость при температуре реагента и абсолютную температуру. HCH4 = G ∙ C ∙ T = 257.14 * 2 * 300 / 3.6 = 43 Мвт; HCH4невст = G ∙ C ∙ T = 92.6 * 7 * 1700 / 3.6 = 306 Мвт; HC = G ∙ C ∙ T = 102.02 * 2 * 1700 / 3.6 = 96 Мвт; HH = G ∙ C ∙ T = 31.2 *16 *1700 / 3.6 = 236 Мвт; HCH4потери = G ∙ C ∙ T = 25.7 * 2 * 300 / 3.6 = 4.3Мвт; HCпотери = G ∙ C ∙ T = 2.08 * 2 * 1700/ 3.6 = 2 Мвт; HHпотери = G ∙ C ∙ T = 3.5 * 16* 1700/ 3.6 = 26 Мвт. Заполним таблицу теплового баланса: Таблица 7.2.3 Тепловой баланс химического процесса
Qтн = Gтн ∙ rs Gтн = Qтн / rs = 1083 Мвт /1000Кдж/кг 1083 кг / с = 3900 тонн в час. 21 . Скорректируем таблицу материального баланса: Таблица7.2.4 Материальный баланс химического процесса
Задача 7.2.4. При бомбардировке альфа-частицами ядер изотопа бора-11 образуются нейтроны. Написать уравнение соответствующей ядерной реакции. Какой изотоп образуется в результате этой реакции. Решение: Зарядовые Z и массовые A числа альфа-частицы, изотопа бора-11 и нейтрона соответственно равны: Zα = 2; ZB = 5; Zn = 0; Aα = 4; AB = 11; An = 1. С учетом обозначения химических элементов можно написать: 5B11 + 2He4 = X + 0n1, где X - изотоп неизвестного элемента. Так как суммарные зарядовые и массовые числа в отдельности до и после ядерной реакции остаются неизменными, то согласно законам сохранения электрического заряда и барионного числа для неизвестного изотопа X после несложного подсчета получаем Z = 7 и A = 14. Таким образом, ядерная реакция имеет вид: 5B11 + 2He4 = 7N14 + 0n1. В результате этой ядерной реакции образуется изотоп азот – 14. Задача 7.2.5. За какое время распадется 20% атомов радиоактивного изотопа, если его период полураспада равен 4 суткам? Решение: Из закона радиоактивного распада: N = N0 ∙ e-λt определим время распада t; для чего сделаем следующие простые преобразования (логарифмирование): N/N0 = e-λt →N0/N = eλt →ln ( N0/N ) = λ∙t → t =( ln ( N0/N )) / λ. С учетом связи между постоянной распада λ и периодом полураспада Т: λ = ln 2 / T, находим t =T ∙ ln ( N0/N ) / ln 2 . По условию за время t распадается 20% от начального числа атомов. Следовательно, N =0.8 ∙ N0 и N0 / N = 1.25. Подставляя численные значения в формулу для t , получим: t = 4 ∙ ln 1.25 / ln 2 = 4 ∙ 0.223 / 0.693 = 1.29 суток = 30 час 55 мин. Задача 7.2.6. Какова кинетическая энергия α_частиц, вылетающих в результате распада 86Rn222 →84Po218 +2 He4 Решение: В результате α_распада ядер более тяжелые обычно покоятся, а α_частицы вылетают из ядер и обладают значительной кинетической энергией. В процессах распада полная кинетическая энергия частиц сохраняется. Е10 = Е20 + Еα0 + Екин Поэтому кинетическая энергия α_частиц равна: Екинα = Е10 – Е20 - Еα0 или Екин = (М10 –М20 - мα0) ∙ с2, где Е10 = М10 ∙ с2 _ энергия покоя распадающегося ядра, М10 _ масса покоя распадающегося ядра, Е20 = М20 ∙ с2 _ энергия покоя получившегося ядра, М20 _ масса покоя получившегося ядра, Еα0 _ энергия покоя α_частицы, мα0 _ масса покоя α_частицы. Представляя массы покоя частиц в килограммах и умножая на квадрат скорости света, получим кинетическую энергию α_частиц в джоулях. Но в таблицах обычно указываются массы элементов в атомных единицах массы, а энергия в ядерной физике определяется в мегаэлектрон-вольтах (МэВ = 106 эВ = 1,6.10-13 Дж). В этих единицах с2 = 9.1016 м2/с2 = 931 МэВ/а.е.м. Тогда кинетическая энергия α_частиц, выражаемая в мегаэлектронвольтах, равна Екин = (М10 – М20 - мα0) . 931. 7.3. Задачи для самостоятельного решения 7.3.1. Написать недостающее обозначение в реакции окисления железа с образованием ржавчины: 4 Fe + … = 2 Fe2O3 . С каким веществом при этом вступает в реакцию железо? 7.3.2. Написать недостающую химическую формулу вещества в реакции: 8 Al + 3 Fe3O4 = 4 Al2O3 + … . Какое вещество образуется в результате данной химической реакции? 7.3.3. Написать недостающее обозначение в реакции получения серной кислоты: SO3 + … = H2SO4 . С каким веществом вступает в реакцию серный ангидрид? 7.3.4. Написать недостающую химическую формулу вещества в реакции: Fe2O3 + 3 CO = 2 Fe + … . Какое вещество образуется в результате химической реакции восстановления железа? 7.3.5. Определите число протонов и нейтронов, входящих в состав двух изотопов углерода: 1) 6C14, 2) 6C15 и двух изотопов магния: 12Mg24 , 12Mg25. 7.3.6. Во сколько раз радиус ядра урана 92U238 больше радиуса ядра протона? 7.3.7. Какова плотность ядерного вещества, выраженная числом нуклонов в 1 см3 и в кг/м3 ? Считать, что в ядре с массовым числом А все нуклоны плотно упакованы в сферическом объеме. 7.3.8. Составить материальный баланс процесса и рассчитать тепловой режим реактора (Qхр), если процесс характеризуется химической реакцией: Fe2O3 + CO = Fe + CO2. Расход оксида железа – 172,8 тонн в сутки; Степень превращения СО= 90%; Потери Fe2O3 = 10%; Температура сырья = 300К; Температура реакции = 6270С; Таблица 7.3.1 Теплофизические данные
Атомные массы: железо=56, кислород=16, углерод=12. 7.3.9. Составить материальный и тепловой балансы процесса: СН4 + О2 = СО + Н2 . Производительность по Н2 – 86.4тонн в сутки Степень превращения СН4 – 80%; Температура сырья =300К; Температура реакции =4270С; Таблица 7.3.1 Теплофизические данные
Атомные массы: С- 12; Н-1; О-16 7.3.10. Составить материальный и тепловой балансы процесса: SO2 + O2 = SO3 Расход двуокиси серы = 2520 м3 в час. Степень превращения O2 = 90%; Температура сырья = 300К; Температура реакции = 4270С; Таблица 7.3.1 Теплофизические данные
Атомные массы: серы =32,кислорода=16. 7.3.11. Составить материальный баланс процесса. Рассчитать тепловой режим реактора (Qр). NH3 + O2 = N2O + H2O. Расход аммиака -9488 м3/час. Потери NH3 = 10%; Температура сырья = 300К; Температура реакции = 7270С; Таблица 7.3.1 Теплофизические данные
Атомные массы: водорода =1, азота=14, кислорода=16. 7.3.12. Составить материальный баланс процесса. Рассчитать тепловой режим реактора . С2Н5ОН = С4Н6 +Н2О +Н2 , Производительность по Н2 - 268800м3/час; Степень превращения - 50%; Температура сырья = 300К; Температура реакции = 2270С; Таблица 7.3.1 Теплофизические данные
Атомные массы: водорода = 1, углерода =12, кислорода - 16. 7.3.13. Составить материальный и тепловой балансы процесса: HNO2 = HNO3 + NO + H2O ; Производительность по NO – 16129 м3/час; Степень превращения - 80%; Температура сырья = 300К; Температура реакции = 8270С; Таблица 7.3.1 Теплофизические данные
Атомные массы: водорода =1, азота = 14, кислорода=16. 7.3.14. Определите энергию связи ядра атома гелия 2He4 , если масса изотопа 2He4 равна 4.00388 а.е.м., масса протона mp = 1.00814 а.е.м., масса нейтрона mn = 1.00899 а.е.м. 7.3.15. Определите энергию связи, приходящуюся на один нуклон в ядре атома бериллия 4Be9 , если масса изотопа бериллия 4Be9 равна 9.01505 а.е.м. 7.3.16. Найти энергию, освобождающуюся при ядерной реакции: 3Li7 + 1H1 → 2He4 + 2He4 , если масса изотопа 3Li7 равна 7.01823 а.е.м. 7.3.17. Определите энергию, выделяющуюся при термоядерной реакции: 1H2 + 2He3 → 1H1 + 2He4, если масса изотопа 2He3 равна 3.01699 а.е.м. 7.3.18. Сколько атомов радона распадается за 1 сутки из 106 атомов? 7.3.19. Найти постоянную распада радона, если известно, что число атомов радона уменьшается за 1 сутки на 18.2%. 7.3.20 _ 7.3.24. Дописать ядерную реакцию и определить кинетическую энергию частиц, вылетающих в результате распада: 1) 23090 Th → 22688 Ra +?
7.3.25. При бомбардировке изотопа 7N14 нейтронами получается изотоп 6C14, который оказывается бета-радиоактивным. Написать уравнение обоих реакций. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | Аннотация к рабочей программе учебной дисциплины «Концепции современного естествознания» Дисциплина «Концепции современного естествознания» входит в цикл Математических и естественнонаучных дисциплин (Б. 2) |  | Методическая разработка по дисциплине «Концепции современного естествознания» Дисциплина «Концепции современного естествознания», согласно государственному образовательному стандарту, является обязательной для... |
| Рабочая программа дисциплины концепции современного естествознания... Рабочая программа учебной дисциплины «Концепции современного естествознания» подготовлена Голигузовым Д. В., к ф н., доцентом кафедры... | | Концепции Современного Естествознания Преподаватель Рыжиков В. Н.... Учебник: Биболетова М. З., Бабушис Е. Е., Снежко Н. Д. EnjoyEnglish» Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений, Обнинск:... |
| С. П. Филин Концепции современного естествознания: конспект лекций Конспект лекций соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования РФ и... | | Учебно-методический комплекс на модульной основе дисциплины «концепции... Целью курса «Концепции современного естествознания» является обеспечение фундаментальности и целостности высшего образования, что,... |
| Программа дисциплины «Концепции современного естествознания» Программа дисциплины «Концепции современного естествознания» разработана доцентом кафедры прикладной и медицинской физики, к ф м... | | Методические рекомендации к самостоятельной работе студентов по дисциплине... Содержание внеаудиторной самостоятельной работы студентов по дисциплине «концепции современного естествознания» включает в себя различные... |
| Методические рекомендации к самостоятельной работе студентов по дисциплине... Содержание внеаудиторной самостоятельной работы студентов по дисциплине «концепции современного естествознания» включает в себя различные... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине Концепции современного... Учебно-методический комплекс по дисциплине «Концепции современного естествознания» составлен в соответствии с требованиями Государственного... |
| Концепции Современного Естествознания методические рекомендации Главное в такой работе – показать владение концептуальным аппаратом современного естествознания, умение видеть широкие взаимосвязи... | | Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями гос впо... Дубов В. П. Концепции современного естествознания. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов специальности 032001.... |
| Пояснительная записка требования гос к уровню знаний, умений и навыков,... Т. В. Сазанова. Концепции современного естествознания: Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов озо специальности... | | Программа дисциплины Концепции современного естествознания для... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки бакалавра... |
| Методическая разработка по дисциплине «Концепции современного естествознания» Методические рекомендации для выполнения индивидуальной работы №1 – реферата на тему «Актуальные проблемы естествознания» 34 | | Методическая разработка по дисциплине «Концепции современного естествознания» Методические рекомендации для выполнения индивидуальной работы №1 – реферата на тему «Актуальные проблемы естествознания» 34 |
