Раздел 2.4. Преобразование химической в работу при
Содержание книги
- Федеральное агенство по образованию
- Источники энергии, мера их измерения
- Топливно-энергетический потенциал Земли
- Производство и потребление топливно - энергетических
- Структура топливно – энергетических ресурсов.
- Динамика потребления энергетических ресурсов.
- Возобновляемые источники энергии.
- Отсутствие дешевых преобразователей, низкие плотности потоков и неравномерность освещения сильно сдерживают использование этого вида энергии.
- Раздел 1. 2. Энергетический анализ технологий производства
- Энергетический анализ топливных циклов.
- Характеристикой топливного цикла является сравнение величины
- Приведем результаты расчетов по формулам (2. 1) и (2. 2) в виде
- Раздел 1.3. Энергетика и экология
- Тэк обеспечивает около 70% ежегодного нарушения земель
- Одним из компонентов выбросов тэс является сильнейший
- Поэтому при строительстве каждого энергообъекта обязательно
- Невыполнение любого из приведенных ограничений делает
- Модель обладает рядом недостатков. Например, считается, что
- Роль научно-технического прогресса и
- Раздел 2.1. Основы теории преобразования тепловой
- Энтропия как физическая характеристика преобразования тепла в работу. Неравенство Клаузиуса.
- Подставляя (2.1.31) в (2.1.30), получим что
- Раздел 2.2. Горение топлив и преобразование выделяющейся
- Рассмотрим произвольную химическую реакцию
- Тепловые эффекты образования веществ.
- Преобразование энергии, выделяющейся при горении
- Рассмотрим в качестве примера следующую задачу: как изменится
- Изотермический подвод и отвод теплоты.
- Температуры горения органических топлив достаточно велики, и
- При работе в базовом режиме используется пту, газотурбинная
- Раздел 2.4. Преобразование химической в работу при
- Максимальная работа при обратимых процессах.
- Максимальная работа является количественной характеристикой способности веществ вступать в химическую реакцию или так называемого химического сродства.
- Идеальная машина для обратимого окисления
- Обратимое преобразование работы в теплоту. Цикл
- Обратимое преобразование теплоты.
- Из рисунка видно, что при преобразовании тепла от источника с
- Рис.2.5.3. Коэффициент трансформации тепла от источника
- Рис.2.5.5. Зависимость холодильного коэффициента реальной
- Количество отработанной теплоты, полезно использованной для
- Рис.2.5.7. Схемы двух исследуемых вариантов теплоснабжения
- Основные направления энергосбережения при
Раздел 2.4. Преобразование химической в работу при
обратимом окислении топлив.
2.4.1 Константы равновесия химических реакций.
До сих пор рассматривался необратимый процесс горения в результате которого химическая энергия топлива преобразовывалась в тепловую энергию рабочего тела. Из термодинамики известно, что максимальный коэффициент преобразования тепловой энергии в работу или электрическую энергию достигается в обратимых процессах. Сказанное относится и к процессу преобразования энергии химического топлива в работу. Рассмотрение обратимых процессов в химических превращениях основывается на применении второго начала термодинамики. Рассмотрим химическую реакцию
 . (2.4.1)
В условиях равновесия скорость ее протекания слева направо равна скорости обратной реакции справа налево. Согласно закону действующих масс скорость химической реакции пропорциональна произведению
концентраций реагирующих веществ. В данном случае
 ,
 ,
где k1 , k2 - константы, зависящие от температуры. Когда наступает
равновесие,  , или
 (2.4.2)
где  - константа равновесия, зависящая только от температуры. Таким образом в условиях равновесия отношение произведения концентраций продуктов реакции к произведению концентраций реагирующих
веществ равно константе равновесия химической реакции, зависящей
только от температуры.
Обычно в качестве концентрации вещества А берут число его молей
в единице объема, т.е. размерность [А] равна кмоль/м или моль/см.
Формула (2.4.2) позволяет найти состав смеси реагирующих химических веществ, если константа равновесия известна. Рассмотрим пример. Найдем состав смеси равновесной реакции
если Кс = 1 и в начале реакции в смеси был 1 моль СО и 1 моль Н2О.
Решение. Обозначим через x число молей углекислого газа в единице объема, тогда из уравнения реакции следует, что концентрация СО равна 1-x, концентрация водорода равна концентрации углекислого
газа, т.к. они образуются совместно. Соответственно концентрация
паров воды равна 1-x. Воспользуемся теперь условием равновесия
(2.4.2), из которого следует, что
x*x/(1-x)(1-x) = 1,
откуда x = 0,5. Таким образом в условиях равновесия концентрации
всех реагирующих веществ одинаковы и составляют 0,5 кмоля на куб.
Обычно измеряются не концентрации реагирующих веществ а их парциальные давления. Так определяется константа равновесия
 (2.4.3)
которая связана с константой Кс некоторым соотношением. Найдем его в
предположении, что реагирующие газы являются идеальными, а, следовательно, подчиняются уравнению состояния:
 ,
где R0 - универсальная газовая постоянная. Из уравнения следует, что
 ,
где  - мольная концентрация i -ой компоненты. Подставляя
это выражение в (2.4.3), найдем
 .
|
