Что выделяется при сгорании водорода

Значит, имея при себе в пустыне жидкий водород, который в восемь раз легче воды, всегда можно получить чистую воду? А в холодных регионах еще и обогреваться? 2H2 + O2 = 2H2O + Q

При поджигании смеси, состоящей из двух объёмов водорода и одного объёма кислорода – эта смесь называется "гремучим газов" – происходит взрыв или спокойное горение водорода в кислороде – это зависит от условий проведения эксперимента – выделяется теплота (экзотермическая реакция) и образуется вода. Этот процесс можно записать уравнением реакции соединения: 2Н2 + О2 = 2Н2О + Q . Если в объемных отношениях реагирует 2:1 (два объема водорода и 1 объем кислорода), то в массовых отношениях водород реагирует с кислородом как 1 : 8. Массовая доля кислорода в воде равна 88,9 %, а массовая доля водорода – 11,1 %. В пустыни из каждого 11,1 г жидкого водорода при сжигании в кислороде воздуха можно получит 100 г воды, и утолить на время жажду 100 г воды. А в тундре можно согреться за счет экзотермической реакции.

Тут вопрос не о получении воды из водорода , это банально. И не о отапливании себя за счет реакции окисления водорода. Как вы его хранить собираетесь? Даже если водород " в восемь раз легче воды", то термоизолирующие сосуды высокого даления весь ваш выигрыш компенсируют с лихвой. Да. Чуть не забыл. После сгорания водорода образуется высокотемпературный пар. Вы его пить собрались?

Сгорание – водород

Сгорание водорода на выходе эжектора дает очень слабый фоновый ток ( порядка 10 – 14 А), который может быть скомпенсирован посредством электрического устройства. При попадании большинства органических соединений в пламя водорода электропроводность его резко возрастает. [1]

Теплоты сгорания водорода и окиси углерода соответственно равны – 241 8 и – 283 0 кдж. [2]

Теплота сгорания водорода указана на стр. [3]

При сгорании водорода в чистом кислороде развивается температура до 2800 С – такое пламя легко плавит кварц и большинство металлов. [4]

При сгорании водорода в воздухе образуется вода. При сгорании 10 г водорода требуется 350 г воздуха. [5]

При сгорании водорода развиваются высокие температуры. Температура пламени находится в зависимости от концентрации водорода, а также от характера и содержания разбавителей в горючей смеси. [6]

При сгорании водорода в чистом кислороде температура достигает 2500 С. Поэтому водородно-кислородное пламя применяют для сварки и резки металлов. [7]

При сгорании водорода в чистом кислороде температура достигает 2500 С. Поэтому водородно-кислородное пламя применяется для сварки и резки металлов. [8]

При сгорании водорода в чистом кислороде развивается температура до 2800 С – такое пламя легко плавит кварц и большинство металлов. [9]

При сгорании водорода в жидкую воду выделяется теплоты 68 317 ккал / моль. [10]

При сгорании водорода в кислороде теплосодержание уменьшается и энергия выделяется. [11]

При сгорании водорода с образованием воды выделяется 34 180 ккал / кг. Если при сгорании водорода вода выделяется в виде водяных паров, то получается 28 905 ккал / кг. Водород, химически связанный с кислородом и образующий конституционную влагу, в тепловом отношении является не только потерянной, но даже вредной составной его частью, так как требует затраты тепла на испарение влаги. [12]

Читайте также:  Гидроизоляция для окон пвх

При сгорании водорода в чистом кислороде температура достигает 2500 С. Поэтому водородно-кислородное пламя применяют для сварки и резки металлов. [13]

При сгорании водорода или зодородсодержащих соединений образуется перекись водорода, которая затем разлагается на воду и кислород. [15]

Q2=570,6 кДж

Q3=392,9 кДж

Поскольку начальные и конечные продукты в обоих случаях одинаковы, их общие тепловые эффекты согласно закону, равны, то есть

Согласно закону Гесса Г.Г. теплота сгорания химического вещества (или смеси) равна разности между суммой теплот образования продуктов сгорания и теплотой образования сгоревшего вещества (или веществ, составляющих горючую смесь).

Теплотой образования называется тепловой эффект, получающийся при образовании одного моля вещества из свободных элементов в стандартных условиях. За стандартне условия принимают температуру 25°С и давление 1 атм. всех веществ, участвующих в реакции. Теплоту образования химических веществ определяют по термохимическим таблицам [7]. Теплота образования продуктов сгорания:

½ = 94,5 ккал/моль

½ =26,4 ккал/моль

½ = 57,7 ккал/моль

Следует отметить, что теплота образования простых веществ ( и др.) принимается равной нулю.

Пример. Определить теплоту сгорания углерода (С).

Решение.1. Составляем уравнение реакции горения углерода, принимая в уравнении (1.33) значения величин а=1, b=c=d=0.

2. Находим теплоту образования углекислого газа и углерода С. Согласно приведённым выше пояснениям

½ = 94,5 ккал/моль, ½ =0

3. Определяем теплоту сгорания углерода

Теплоту сгорания различных веществ определяют также экспериментально в калориметрической бомбе и газовом калориметре.

Различают высшую и низшую теплоты сгорания. Принято считать, что высшая теплота сгорания больше низшей на величину испарения влаги, находящейся в продуктах сгорания. Более строгое определение , приведено, например, в [6].

Высшей теплотой сгорания называют количество тепла, выделяемое при полном сгорании единицы массы горючего вещества при условии, что содержащийся в нём водород сгорает с образованием жидкой воды (при конденсации водяного пара). Низшей теплотой сгорания называется количество тепла, выделяемое аналогично при полном сгорании единицы массы горючего вещества при условии сгорания водорода до образования водяного пара и испарении влаги горючего вещества.

При задании элементного состава твёрдого или жидкого горючего вещества в весовых (массовых) процентах для определения и рекомендуется использовать формулы Д.И. Менделеева [6]:

=

=

где и – высшая и низшая теплоты сгорания, ;

[C], [H], [O], [S], W – содержание в горючем веществе углерода, водорода, кислорода, серы и влаги, %.

Пример.Определить низшую теплоту сгорания сернистого мазута, в состав которого входят углерод (82,5%), водород (10,65%), сера (3,1%), кислород (0,5%), влага (3%), зола (0,25%).

Решение. Искомую теплоту сгорания вычисляем по второй формуле (1.34)

Существует низший предел теплоты сгорания, ниже которого вещества становятся не способными к горению в атмосфере воздуха. Вещества являются негорючими, если они не относятся к взрывоопасным и если их теплота сгорания не превышает 2,1 .

Следует отметить, что в расчетах выделения тепла в условиях реальных пожаров за величину теплоты сгорания принимается , так как образующийся при сгорании водяной пар уходит в атмосферу, не конденсируясь в воду.

Читайте также:  Алмаг или витафон что выбрать

Известно, что при пожарах многие вещества и материалы горят с обра-зованием значительного количества сажи. Сажа (углерод) способна само-стоятельно гореть и выделять тепло. Следовательно, если при горении она образуется, то горючее вещество выделяет тепла меньше, происходит так называемый недожог. Для веществ, богатых углеродом (нефть, мазут, рубероид, бензол и др.) коэффициент недожога составляет , при горении древесины =0,85 [8].

Взрыв – процесс освобождения больщого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. В результате взрыва вещество, заполняющее объем, превращается в сильно нагретый газ и при этом происходит резкое изменение давления в среде, что сопровождается образованием ударной (взрывной) волны.

Взрывоопасную среду могут образовать:

– смеси газов, паров, пылей с воздухом и другими окислителями (кислород, озон, хлор, окислы азота и др.) ;

– вещества, склонные к взрывному превращению (ацетилен, озон, гидразин и др.);

Источником инициирования взрыва являются:

– открытое пламя, горящие и раскаленные тела;

– тепловые проявления химических реакций и механических

– искры от удара и трения;

– электромагнитные и другие излучения.

«Классическая» форма ударной волны при взрыве заряда взрывчатого вещества в воздухе приведена на рис. 1.

При подходе ударной волны к некоторой точке пространства давление, плотность и другие гидродинамические элементы в этой точке скачком возрастают. Затем следует постепенное изменение этих величин, причем через некоторый промежуток времени давление и плотность в данной точке пространства становятся меньше, чем те же параметры в невозмущенной среде. Постепенно падает скорость движения частиц, затем меняя свое направление.

. Эпюра ударной волны

1- фаза сжатия, 2- фаза разрежения

Таким образом, эпюра ударной волны включает области положительных и отрицательных избыточных давлений. Передняя граница сжатой области называется фронтом ударной волны, а сама область – фазой сжатия. За фазой сжатия следует фаза разрежения. Разность ,где -атмосферное давление, называется избыточным давлением во фронте ударной волны, время -длительностью фазы сжатия, время – длительностью фазы разрежения. Воздух в фазе сжатия движется в сторону распространения фронта, в фазе разрежения – в противоположном направлении.

Площадь, ограниченную эпюрой давления в фазе сжатия, называют импульсом давления в фазе сжатия ,

где – избыточное давление в фазе сжатия.

Установлено, что толщина фронта ударной волны определяется величиной порядка длины свободного пробега молекулы ( ) см.

Взрывы происходят: – при химических реакциях (горение);

– при электрических разрядах;

– при ядерных реакциях деления и синтеза;

– при разгерметизации емкостей под давлением.

В производственных условиях потенциальными взрывоопасными объектами являются – склады ЛВЖ, СУГ, ВВ, нефтепродуктов; элеваторы зерна; мукомольные комбинаты (мучная пыль); газопроводы; транспортные средства по перевозке (ж/д, авто и др.) СУГ, нефтепродуктов, химических веществ, ВВ; химические и фармацевтические производства и др.

Опасные факторы пожара (ГОСТ 12.1.004-96)

К опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся:

1) пламя и искры;

Тепловой поток;

3) повышенная температура окружающей среды;

4) повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;

5) пониженная концентрация кислорода;

6) снижение видимости в дыму.

2. К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:

1) осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, строений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

Читайте также:  Табурет с откидной ступенькой

2) радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

3) вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

5) воздействие огнетушащих веществ.

Опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара (ГОСТ 12.1.010-76 )

1.8. Опасными и вредными факторами, воздействующими на работающих в результате взрыва, являются:

– ударная волна, во фронте которой давление превышает допустимое значение;

– обрушивающиеся конструкции, оборудование, коммуникации, здания и сооружения и их разлетающиеся части;

– образовавшиеся при взрыве и (или) выделившиеся из поврежденного оборудования вредные вещества, содержание которых в воздухе рабочей зоны превышает предельно допустимые концентрации.

1. Допустимые параметры пожарной и взрывной опасности

Значения допустимых параметров пожарной и взрывнойопасности должны быть такими, чтобы исключить гибель людей и ограничить распространение аварии за пределы рассматриваемого технологического процесса на другие объекты, включая опасные производства.

Таблица 1— Предельно допустимое избыточное давление при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей в помещениях или в открытом пространстве

Степень поражения Избыточное давление, кПа
Полное разрушение зданий
50 %-ное разрушение зданий
Средние повреждения зданий
Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.)
Нижний порог повреждения человека волной давления
Малые повреждения (разбита часть остекления)

Таблица 2— Предельно допустимая интенсивность теплового излучения пожаров приливов ЛВЖ и ГЖ

Степень поражения Интенсивность теплового излучения, кВт/м 2
Без негативных последствий в течение длительного времени 1,4
Безопасно для человека в брезентовой одежде 4,2
Непереносимая боль через 20—30 с Ожог 1-й степени через 15—20 с Ожог 2-й степени через 30—40 с Воспламенение хлопка-волокна через 15 мин 7,0
Непереносимая боль через 3—5 с Ожог 1-й степени через 6—8 с Ожог 2-й степени через 12—16 с 10,5
Воспламенение древесины с шероховатой поверхностью (влажность 12 %) при длительности облучения 15 мин 12,9
Воспламенение древесины, окрашенной масляной краской по строганой поверхности; воспламенение фанеры 17,0

Таблица 3— Предельно допустимая доза теплового излучения при воздействии “огненного шара” на человека

Степень поражения Доза теплового изучения, Дж/м 2
Ожог 1-й степени Ожог 2-й степени Ожог 3-й степени 1,2· 10 5 2,2· 10 5 3,2· 10 5
Примечание — Дозу теплового излучения Q, Дж/м 2 , рассчитывают по формуле Q = q ts где q — интенсивность теплового излучения “огненного шара”, Вт/м 2 ; ts — время существования “огненного шара”, с. q и ts вычисляют в соответствии с приложением Д
| следующая лекция ==>
При построении уравнения поступают следующим образом: горючее вещество и участвующий в горении воздух помещают в левой части уравнения, в правой – образующиеся продукты горения. | Международное сотрудничество в вопросах охраны окружающей среды.

Дата добавления: 2018-03-01 ; просмотров: 364 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *