etanol panas memanaskan air dalam penukar yang kehilangan 15% haba yang dibebaskan oleh aliran panas kepada persekitaran. Cari kadar alir air ṁc yang diperlukan.
20 g C3H8 dan 20 g O2 bertindak balas mengikut C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O. Berapakah jisim m bagi H2O yang boleh terbentuk?
M(C3H8) = 44.1M(O2) = 32M(H2O) = 18.02 g/mol
m = g
8.StoikiometriSukar
Dalam tindak balas 2Na + Cl2 → 2NaCl, 20 g Na bertindak balas sepenuhnya (bahan tindak balas lain berlebihan) dan 47.79 g NaCl dikutip. Cari hasil peratusan Y.
M(Na) = 22.99 g/molM(NaCl) = 58.44 g/molsebenar: 47.79 g
Y = %
3Larutan
1.Imbangan jisim
Jawapan: ṁ2 = 1900 kg/h
Imbangan jisim keadaan mantap: masuk = keluar bagi jumlah dan bagi setiap komponen. Masalah pengadunan menggabungkan kedua-duanya.
Komponen penghubung: komponen yang melalui satu aliran tanpa berubah (di sini zat terlarut) menghubungkan aliran secara langsung. Kemudian imbangan jumlah memberikan yang selebihnya.
Imbangan zat terlarut
F·xF = P·xP → P = 3100·14/60 = 723.3 kg/h
Imbangan jumlah
W = F − P = 3100 − 723.3 = 2377 kg/h
Jawapan
W = 2377 kg/h
3.Imbangan tenaga
Jawapan: tout = 25.86 °C
Imbangan tenaga penukar: tanpa kehilangan, ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin).
Haba yang dibebaskan oleh aliran panas
Q = 0.5·2.1·(170 − 100) = 73.5 kW
Haba yang diserap oleh air
tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 20 + 73.5/(3·4.18) = 25.86 °C
Jawapan
tout = 25.86 °C
4.Imbangan tenaga
Jawapan: ṁc = 1.158 kg/s
Imbangan tenaga dengan kehilangan: haba dibebaskan = haba diserap + haba hilang.
Haba dibebaskan
Qh = 1.5·2.44·(170 − 100) = 256.2 kW
Haba yang sampai kepada air
Qc = (1 − 0.15)·256.2 = 217.8 kW
Kadar alir air
ṁc = Qc/(cp,c·Δt) = 217.8/(4.18·45) = 1.158 kg/s
Jawapan
ṁc = 1.158 kg/s
5.Hukum gas unggul
Jawapan: V = 30.76 L
Hukum gas unggul: PV = nRT, dengan n = m/M.
Mol
n = 140/28.01 = 4.998 mol
T = 60 + 273.15 = 333.1 K
Isi padu
V = nRT/P = 4.998·8.314·333.1/450 = 30.76 L
Jawapan
V = 30.76 L
6.Hukum gas unggul
Jawapan: V2 = 3.167 L
Hukum gas gabungan: bagi jumlah gas unggul yang tetap, P1V1/T1 = P2V2/T2.
Suhu mutlak
T1 = 298.1 K, T2 = 413.1 K
Hukum gas gabungan
V2 = V1·(P1/P2)·(T2/T1) = 2·(400/350)·(413.1/298.1) = 3.167 L
Jawapan
V2 = 3.167 L
7.Stoikiometri
Jawapan: m = 9.01 g
Stoikiometri: persamaan seimbang mengira zarah, bukan gram. Tukar jisim kepada mol dengan n = m/M, gunakan pekali persamaan sebagai nisbah mol, kemudian tukar balik dengan m = n·M. Dengan dua bahan tindak balas, bahan tindak balas pengehad ialah yang habis dahulu dan menentukan berapa banyak hasil terbentuk.
Mol setiap bahan tindak balas
n(C3H8) = 20/44.1 = 0.4535 mol
n(O2) = 20/32 = 0.625 mol
Bahan tindak balas pengehad
0.4535/1 = 0.4535, 0.625/5 = 0.125 → O2
Jisim hasil
n(H2O) = 0.125·4 = 0.5 mol
m = 0.5·18.02 = 9.01 g
Jawapan
m = 9.01 g
8.Stoikiometri
Jawapan: Y = 94 %
Stoikiometri: persamaan seimbang mengira zarah, bukan gram. Tukar jisim kepada mol dengan n = m/M, gunakan pekali persamaan sebagai nisbah mol, kemudian tukar balik dengan m = n·M. Dengan dua bahan tindak balas, bahan tindak balas pengehad ialah yang habis dahulu dan menentukan berapa banyak hasil terbentuk.