etanol panas memanaskan air dalam penukar yang kehilangan 10% haba yang dibebaskan oleh aliran panas kepada persekitaran. Cari kadar alir air ṁc yang diperlukan.
10 g C3H8 dan 24 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 N2 + 3H2 → 2NH3, 6 g N2 bertindak balas sepenuhnya (bahan tindak balas lain berlebihan) dan 4.52 g NH3 dikutip. Cari hasil peratusan Y.
M(N2) = 28.02 g/molM(NH3) = 17.03 g/molsebenar: 4.52 g
Y = %
3Larutan
1.Imbangan jisim
Jawapan: ṁ2 = 600 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 = 900·19/60 = 285 kg/h
Imbangan jumlah
W = F − P = 900 − 285 = 615 kg/h
Jawapan
W = 615 kg/h
3.Imbangan tenaga
Jawapan: tout = 88.9 °C
Imbangan tenaga penukar: tanpa kehilangan, ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin).
Haba yang dibebaskan oleh aliran panas
Q = 1·3.6·(150 − 110) = 144 kW
Haba yang diserap oleh air
tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 20 + 144/(0.5·4.18) = 88.9 °C
Jawapan
tout = 88.9 °C
4.Imbangan tenaga
Jawapan: ṁc = 1.501 kg/s
Imbangan tenaga dengan kehilangan: haba dibebaskan = haba diserap + haba hilang.
Haba dibebaskan
Qh = 2.5·2.44·(130 − 90) = 244 kW
Haba yang sampai kepada air
Qc = (1 − 0.1)·244 = 219.6 kW
Kadar alir air
ṁc = Qc/(cp,c·Δt) = 219.6/(4.18·35) = 1.501 kg/s
Jawapan
ṁc = 1.501 kg/s
5.Hukum gas unggul
Jawapan: V = 91.19 L
Hukum gas unggul: PV = nRT, dengan n = m/M.
Mol
n = 490/32 = 15.31 mol
T = 85 + 273.15 = 358.1 K
Isi padu
V = nRT/P = 15.31·8.314·358.1/500 = 91.19 L
Jawapan
V = 91.19 L
6.Hukum gas unggul
Jawapan: V2 = 2.418 L
Hukum gas gabungan: bagi jumlah gas unggul yang tetap, P1V1/T1 = P2V2/T2.
Suhu mutlak
T1 = 303.1 K, T2 = 513.1 K
Hukum gas gabungan
V2 = V1·(P1/P2)·(T2/T1) = 5·(100/350)·(513.1/303.1) = 2.418 L
Jawapan
V2 = 2.418 L
7.Stoikiometri
Jawapan: m = 10.81 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) = 10/44.1 = 0.2268 mol
n(O2) = 24/32 = 0.75 mol
Bahan tindak balas pengehad
0.2268/1 = 0.2268, 0.75/5 = 0.15 → O2
Jisim hasil
n(H2O) = 0.15·4 = 0.6 mol
m = 0.6·18.02 = 10.81 g
Jawapan
m = 10.81 g
8.Stoikiometri
Jawapan: Y = 61.97 %
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.