Η καύση της βενζίνης απαιτεί ( όπως όλες οι καύσεις ) την ύπαρξη οξυγόνου. Στους βενζινοκινητήρες το απαιτούμενο οξυγόνο λαμβάνεται από τον ατμοσφαιρικό αέρα. Ο ατμοσφαιρικός αέρας όμως περιέχει και άζωτο ( Ν2 ) και μάλιστα σε πολύ υψηλό ποσοστό ( περίπου 80 % v/v ).
Το άζωτο στις συνθήκες που επικρατούν μέσα στο θάλαμο καύσης του βενζινοκινητήρα αντιδρά με το οξυγόνο και παράγει οξείδια του αζώτου που είναι υπεύθυνα ( μαζί με το CO και το Ο3 ) για το φωτοχημικό νέφος.
Στην ανάρτηση αυτή "βιντεο-λύνεται" μια άσκηση που είναι εμπνευσμένη από την συνολική διεργασία που πραγματοποιείται μέσα σε έναν βενζινοκινητήρα.
Και το pdf της άσκησης ...
Update 4/11/2020
"... και πως θα βρεθεί το οξυγόνο ώστε να πραγματοποιηθεί η 2η - παράπλευρη - αντίδραση ; " επισημάνει ( σωστά ) ο συνάδελφος Παναγιώτης Μπονάνος .
Για να μην βρεθούμε σε έναν ατέρμονα κύκλο θα πρέπει να δεχθούμε ότι το οξυγόνο αυτό θα προκύψει από κάποια αρχική περίσσεια ή από έναν από τους επόμενους κύκλους καύσης του κινητήρα. Σε αυτήν την περίπτωση η στοιχειομετρία της άσκησης παίρνει την παρακάτω μορφή :
Καλησπέρα κ Μπαλτζόπουλε, εξαιρετική άσκηση και σύμφωνη με το νέο πνεύμα των πανελλαδικών. Μια μικρή παρατήρηση. η ποσότητα του οξυγόνου που υπολογίσατε είναι αυτή που χρειάζεται στοιχειομετρικά η βενζίνη για να αντιδράσει πλήρως. Επομένως δεν περισσεύει οξυγόνο για να αντιδράσει το άζωτο. Το οξυγόνο θα πρέπει να είναι σε περίσσεια 200/3% για να μπορέσει να αντιδράσει με το 10% του συνολικού αζώτου.
ΑπάντησηΔιαγραφήΚαλημέρα σας ... ευχαριστώ πολύ για τον σχολιασμό.
ΑπάντησηΔιαγραφήΈχετε δίκιο αν και η άποψη μου είναι ότι η υιοθέτηση με τέτοιας λογικής θα οδηγούσε σε "ατέρμονα βρόχο" ( endless loop που έλεγαν και οι αρχαίοι ημών πρόγονοι ).
Η επιπρόσθετη ποσότητα οξυγόνου ... θα απαιτήσει άλλη ποσότητα ατμοσφαιρικού αέρα ... που θα δώσει άλλη ποσότητα Ν2 ... που θα δώσει άλλο ποσοστό 10% Ν2 ... που θα δώσει άλλη ποσότητα Ο2 ... που θα δώσει άλλη ποσότητα ατμοσφαιρικού αέρα ... που θα δώσει άλλη ποσότητα Ν2 ... κτλ.
Θα ήθελα την άποψη σας.
ΥΓ ... πως σας φάνηκε η ιδέα της video-λυσης ; Να την συνεχίσω ; Σας φάνηκε "τεχνικά" και "χημικά" επαρκής ;
Καλημέρα Αντώνη (ελπίζω να επιτρέπεις τον ενικό),
ΑπάντησηΔιαγραφήεγώ το σκεφτόμουν ως εξής: για να μπορέσει να γίνει η παράπλευρη αντίδραση θα πρέπει εξαρχής το οξυγόνο να είναι σε περίσσεια. Επομένως αν εισαχθεί ποσότητα 78125/3 mol ατμοσφαιρικού αέρα (δηλαδή 15625/3 mol Ο2 και 62500/3 mol Ν2) τότε το Ο2 είναι επαρκές για να κάψει τόσο το οκτάνιο όσο και το 10% του συνολικού Ν2. Επομένως από τα 15625/3 mol Ο2 τα 3125 mol καταναλώνονται για την καύση της βενζίνης και τα υπόλοιπα 6250/3 mol Ο2 καταναλώνονται για την καύση του 10% του αζώτου.
Στο ίδιο συμπέρασμα θα καταλήγαμε αν θεωρούσαμε ότι αρχικά στον κινητήρα είχε εισαχθεί η στοιχειομετρική ποσότητα Ο2 που απαιτείται για την καύση του οκτανίου (δλδ 3125 mol Ο2) και στην συνέχεια εισερχόταν νέα ποσότητα αέρα με το απαραίτητο Ο2 για να κάψει το 10% του συνολικού Ν2 (προϋπάρχοντος και νέου).
Η ιδέα της video-λύσης μου φάνηκε εξαιρετική καθώς δίνεται η δυνατότητα στον μαθητή να ακούσει και κάποια σχόλια ή παρατηρήσεις τα οποία η έντυπη μορφή της λύσης δεν μπορεί να τα αποδώσει.
Παναγιώτης Μ.
Καλησπέρα Παναγιώτη ( ευπρόσδεκτος και από εμένα ο ενικός ).
ΑπάντησηΔιαγραφήΚάπου το "χάνω" ...
Για τη Βενζίνη απαιτούνται 3125 mol O2 ----> 12500 mol N2 ----> ( 10 % ) = 1250 mol N2 παράπλευρα.
Τα 1250 mol N2 θέλουν 1250 mol O2 άρα συνολικά θα χρειαστούν 4375 mol O2
Τα οποία θα εισέλθουν μαζί με 4*4375 = 17500 mol N2 ----> ( 10% ) = 1750 mol N2
Που απαιτούν 1750 mol O2 ( που δεν έχουμε διαθέσιμα γιατί 4375 - 3125 = 1250 ) ...
Άρα θα πρέπει να βάλουμε κι'άλλο οξυγόνο ( που θα φέρει κι'άλλο άζωτο που θα θελήσει κι'άλλο οξυγόνο κτλ )
Αυτό είναι το "endless loop" που βλέπω εάν δεν κάνουμε τη διδακτική υπέρβαση που - σωστά - επισήμανες .
Στη φόρμα επικοινωνίας στείλε μου το mail σου ( γράψε και Παναγιώτης ) για να ανταλλάξουμε σημειώσεις και να δούμε το θέμα ( ίσως μέσω skype κτλ ). Με ενδιαφέρει πολύ η προσέγγισή σου στο θέμα.