에탄 공급 업체로서, 나는 종종 에탄의 연소 열에 대해 물었다. 연료 또는 공급 원료로서 에탄에 의존하는 많은 산업의 중요한 매개 변수입니다. 이 블로그 게시물에서는 에탄의 연소 열이 무엇인지, 왜 중요한지, 그리고 그것이 다양한 응용 프로그램에 어떤 영향을 미치는지 알아볼 것입니다.
연소의 기본 이해
우리가 에탄의 연소의 열기에 뛰어 들기 전에, 연소가 무엇인지 간단히 검토합시다. 연소는 연료와 산화제 (일반적으로 산소) 사이의 화학 반응으로 열과 빛을 생성합니다. 에탄 (C₂H₆)의 경우, 연소 반응은 다음 균형 화학적 방정식으로 표현 될 수 있습니다.
2c )h g (g) + 7o₂ (g) → 4co₂ (g) + 6h₂o (g)
이 방정식은 에탄이 산소가 발생할 때 화상을 입을 때 이산화탄소와 수증기를 생성하여 공정에서 상당한 양의 에너지를 방출 함을 보여줍니다.
연소의 열을 정의합니다
연소 엔탈피 (ΔHC)로도 알려진 연소 열은 표준 조건에서 지정된 양의 물질이 산소와의 완전한 연소를 겪을 때 방출 된 열의 양입니다. 에탄의 경우, 표준 연소 열은 일반적으로 두더지 당 킬로 줄 (kj/mol) 또는 그램 당 킬로 줄 (kj/g) 당 킬로 줄 단위로보고된다.
에탄의 연소의 표준 열은 약 -1560 kJ/mol입니다. 음성 부호는 반응이 발열 성이라는 것을 나타내며, 이는 열이 방출됩니다. 이 값은 하나의 에탄 (30.07 g)이 산소와 완전히 반응하여 25 ° C 및 1 개의 압력 분위기에서 이산화탄소 및 수증기를 형성 할 때 방출 된 에너지를 나타냅니다.
연소의 열이 중요한 이유
에탄의 연소 열은 몇 가지 이유로 중요한 특성입니다.
에너지 생산
에탄은 특히 천연 가스 산업에서 귀중한 에너지 원입니다. 에탄이 발전소 나 산업용 보일러에서 연소되면 연소 중에 방출 된 열은 전기를 생성하거나 공정 열을 제공하는 데 사용될 수 있습니다. 에탄의 연소 열이 높기 때문에 단위 질량 당 대량의 에너지를 생산할 수있는 효율적인 연료가됩니다.
화학 제조
에탄은 또한 플라스틱, 합성 섬유 및 기타 물질을 만드는 데 사용되는 에틸렌과 같은 다양한 화학 물질의 생산에 중요한 공급 원료입니다. 화학 제조 공정에서, 에탄 연소 열은 흡열 반응을 유발하거나 증류 및 기타 분리 과정에 필요한 에너지를 제공하는 데 사용될 수 있습니다.
냉각
냉매 등급 에탄일부 응용 분야에서 냉매로 사용됩니다. 연소 열은 냉장 시스템의 에너지 효율에 영향을 미치기 때문에 이러한 맥락에서 관련이 있습니다. 높은 열이 높은 냉매는 주변에서 더 많은 열을 흡수하여 냉각에 더 효과적입니다.
연소 열에 기초한 에탄의 적용
에탄의 연소 열은 광범위한 응용 분야에 적합합니다.
발전
발전소에서 에탄은 가스 터빈 또는 증기 보일러로 태워서 전기를 생성 할 수 있습니다. 에탄의 높은 에너지 함량은 효율적인 전력 생산을 허용하며 다른 연료에 비해 동일한 양의 전기를 생산하는 데 필요한 연료가 적습니다.
산업 난방
많은 산업 공정에는 유리, 강철 및 시멘트의 생산과 같은 많은 양의 열이 필요합니다. 에탄은 산업 용광로와 히터의 연료로 사용하여 이러한 공정에 필요한 열을 제공 할 수 있습니다.
운송
에탄은 또한 순수한 형태 또는 압축 천연 가스 (CNG) 또는 액화 천연 가스 (LNG)의 성분으로 운송 연료로 사용될 수 있습니다. 에탄의 높은 에너지 밀도는 가솔린과 디젤에 대한 실행 가능한 대안으로 잠재적 인 환경 및 경제적 이점을 제공합니다.
연소 열에 영향을 미치는 요인
에탄의 연소의 표준 열은 잘 정의되어 있지만, 연소 중에 방출 된 실제 열에 영향을 줄 수 있습니다.
에탄의 순도
에탄의 순도는 연소 열에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다. 에탄 샘플의 불순물은 에너지 함량을 줄이고 연소 효율에 영향을 줄 수 있습니다.고순도 에탄일반적으로 일관되고 고열 출력이 필요한 응용 분야에서 사용됩니다.
연소 조건
온도, 압력 및 촉매의 존재와 같은 연소가 발생하는 조건은 또한 연소 열에 영향을 줄 수 있습니다. 산소가 충분하지 않을 때 발생하는 불완전한 연소는 일산화탄소 및 기타 부산물이 형성되어 방출 된 열의 양을 감소시킬 수 있습니다.
제품의 단계
연소 열은 일반적으로 기체상의 제품에 대해보고됩니다. 그러나, 생성물이 연소 공정 동안 액체 또는 고체 상으로 응축되는 경우, 애정의 열열로 인해 추가 열이 방출 될 수있다.
연소 열 계산
에탄의 연소 열은 열역학적 데이터와 열 화학의 원리를 사용하여 계산 될 수 있습니다. 가장 일반적인 방법은 Hess의 법칙을 사용하는 것입니다.이 법칙은 반응의 엔탈피 변화가 취한 경로와 무관하다는 것을 나타냅니다.
에탄 연소 열을 계산하기 위해 다음 단계를 사용할 수 있습니다.
- 에탄의 연소를위한 균형 화학 방정식을 작성하십시오.
- 반응물 및 생성물의 형성 (ΔHF °)의 표준 엔탈피를 결정합니다. 형성의 표준 엔탈피는 1 몰의 화합물이 25 ° C 및 1 개의 압력 분위기에서 표준 상태에서 원소로부터 형성 될 때 엔탈피 변화이다.
- Hess의 법칙을 사용하여 다음 방정식을 사용하여 연소 열 (ΔHC)을 계산하십시오.
ΔHC = σΔHF ° (제품) -σΔHF ° (반응물)
에탄의 연소의 경우, 표준 형성 엔탈피는 다음과 같습니다.
- ΔHF ° (CATER (g)) = -84.7 kj/mol
- ΔHF ° (O₂ (g)) = 0 kj/mol
- ΔHF ° (CO₂ (g)) = -393.5 kj/mol
- ΔHF ° (h₂O (g)) = -241.8 kj/mol
이 값을 방정식으로 대체하면 다음을 얻습니다.
ΔHC = [4 (-393.5 kj/mol) + 6 (-241.8 kj/mol)]-[2 (-84.7 kj/mol) + 7 (0 kj/mol)]
ΔHC = [-1574 kJ/mol -1450.8 kj/mol] - [-169.4 kj/mol + 0 kj/mol]
ΔHC = -3024.8 kJ/mol + 169.4 kj/mol
ΔHC = -2855.4 kJ/mol
이 값은 실험 오차 및 계산에서의 가정으로 인한 작은 차이를 고려하여 실험적으로 결정된 에탄 연소 열에 가깝습니다.
결론
에탄의 연소 열은 많은 산업에서 중요한 역할을하는 기본 재산입니다. 에탄 공급 업체로서, 나는 일관된 에너지 함량으로 고품질 에탄 제품을 제공하는 것의 중요성을 이해합니다. 에너지, 화학 또는 냉장 산업에 관계없이 에탄의 연소 열은 작업과 수익에 영향을 줄 수 있습니다.
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참조
- Atkins, PW 및 De Paula, J. (2014). 생명 과학을위한 물리 화학. 옥스포드 대학 출판부.
- Chang, R. (2010). 화학. 맥그로 힐.
- Petrucci, RH, Herring, FG, Madura, JD, & Bissonnette, C. (2011). 일반 화학 : 원리 및 현대 적용. 피어슨.