Условие задачи

Теплота сгорания водорода равна 286 кДж/моль. Используя данные задач 6 и 8, определите, какое топливо – уголь, водород или метан – даёт больше теплоты в расчёте на единицу массы (например, 1 г).

Решение

Наша цель – сравнить количество теплоты, выделяемое при сгорании 1 г топлива, для трёх веществ: угля (принимаем его состав, как чистый углерод), водорода и метана. При этом даны следующие данные или данные, полученные из предыдущих задач (№6 и №8):

1. Теплота сгорания водорода (Н₂) равна 286 кДж/моль.
2. Для метана (CH₄) следует принять теплоту сгорания около 802 кДж/моль.
3. Для углерода (C, как основной компонент угля) тепловой эффект реакции сгорания составляет примерно 394 кДж/моль.

Теперь рассчитаем теплоты сгорания на единицу массы.

──────────────────────────────
1. Водород (Н₂):

Молярная масса Н₂ = 2 г/моль.

Количество теплоты, выделяемое при сгорании 1 г водорода:

Q(Н₂) = (286 кДж/моль) / (2 г/моль) = 143 кДж/г.

──────────────────────────────
2. Метан (CH₄):

Молярная масса CH₄ = 12 г (углерод) + 4·1 г (водород) = 16 г/моль.

Количество теплоты, выделяемое при сгорании 1 г метана:

Q(CH₄) = (802 кДж/моль) / (16 г/моль) ≈ 50,125 кДж/г.

──────────────────────────────
3. Углерод (C, рассматриваем уголь как чистый углерод):

Молярная масса C = 12 г/моль.

Количество теплоты, выделяемое при сгорании 1 г углерода:

Q(C) = (394 кДж/моль) / (12 г/моль) ≈ 32,83 кДж/г.

──────────────────────────────
Сравнивая полученные значения:

Водород: 143 кДж/г
Метан: ≈ 50,1 кДж/г
Уголь (C): ≈ 32,8 кДж/г

──────────────────────────────
Вывод:
Из расчётов видно, что на 1 г топлива водород выделяет гораздо больше теплоты, чем метан или уголь. Следовательно, топливо с наибольшей теплностью сгорания на единицу массы – водород.

──────────────────────────────
Таким образом, ответ: водород дает больше теплоты в расчете на 1 г топлива.