[chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen

q_y_p

Hallo, we moeten bereken hoeveel het kost om met behulp van butaan water te verhitten en hierbij hebben we de vormingswarmte van butaan, water en CO2 gekregen.

gegevens:

verhit 50L water van 10°C tot 80°C

de vrijkomende warmte bij verbranding word slechts voor 70% benut

vormingswarmte CH4 : -74.8kJ/mol

vormingswarmte CO2 : -394kJ/mol

vormingswarmte H2O : -242kJ/mol

soortelijke warmtecapaciteit van water: 4,19J/g°C

als ik de reactievergelijking uitschrijf met de verbranding van butaan

2C4H10 + 13O2 -> 8CO2 + 10H2O

dan staat een 2 voor butaan, als ik het totaal aantal mol berekend heb voor de verbranding (allen gedeeld door 0.7?), moet ik dan rekening houden met die 2? Want ik heb er reeds rekening mee gehouden in de berekeningen met de vormingswarmte.

Dus als ik n (aantal mol bekom) moet ik deze dan nog maal 2 doen ofzo?

Ik bekom 0,185 euro met maal 2 te doen

alvast bedankt

Jan van de Velde

Het is zinvol de vormingswarmte van O₂ óók te kennen.

Methaan en zuurstofgas worden "ont"vormd, dat kost energie. Water en koolzuurgasgas worden "ge" vormd, dat levert energie op. Je gebruikt in je vergelijking 2 moleculen methaan, dan moet je dus 2 x de "ont"vormingswarmte van methaan in rekening brengen, 13 moleculen zuurstofgas, dus 13 x de "ont"vormingswarmte van zuurstofgas, etc. Na de vorming van water en koolzuur heb je per saldo energie over. En van die energie gebruik je 70 % nuttig. Het is het meest logisch om die 70 % pas aan het eind te pakken. Voor dit sommetje maakt het niks uit, maar in sommige andere weer wel.

dus je berekent eerst hoeveel je vrijkrijgt per 2 mol methaan (dat volgt gewoon uit je vergelijking), als je dat door twee deelt weet je hoeveel warmte je vrij krijgt per mol methaan, en daarvan pak je 70 %.

Dan bereken je hoeveel warmte je nodig hebt om je water op te warmen.

Door die twee op elkaar te delen weet ej hoeveel mol methaan je nodig hebt om je water op te warmen. Daaraan hangt dan blijkbaar nog een prijskaartje in euro's waarover je ons niks vertelt [rr] , dus die uitkomst van je kan ik niet controleren. Wil je dat we hem controleren, plaats dan héél je berekening maar eens in stappen, vanaf het begin, hier. Succes

.

q_y_p

Vormingswarmte van water

242kJ/mol . 10n mol/70% = n3457,14kJ

Vormingswarmte van CO2

394kJ/mol . 8n mol/70% = n4502,86kJ

warmte opgenomen door 50L water

50 000g . 4,19J/g°C . 70°C = 14665kJ

Ontbindingswarmte C4H10

125kJ/mol . 2n mol/70% = n357,14kJ

n3457,14kJ + n4502,86kJ = n357,14kJ + 14665kJ

n7602,86kJ = 14665kJ

n = 1,9289 mol

15kg butaan kost 12,39 euro

1mol butaan = 58g

zo deed ik het, idd zou de vormingswarmte van O2 moeten gegeven zijn, maar dat is niet zo, dus geen rekening mee houden denk ik (mss zit die al bij de butaan)

als dit tot nu toe klopt, moet ik dan n gewoon zo nemen? (dan zou het een gelijkaardige resultaat opleveren alsof men gebruik maakt van methaan)

Jan van de Velde

In ieder geval netjes je eenheden meegenomen, dan zie je dat je goed uitkomt.

Vormingswarmte van water

242kJ/mol . 10n mol/70% = n3457,14kJ

Ik vind dat je dat netjes probeert op te lossen met lost met je "n", dat zou zo gelijk het aantal mol moeten geven dat je nodig hebt. Maar dat betekent wel dat je een paar stappen tegelijk zet, en dat vind ik voor iemand die nog niet hélemaal begrijpt hoe het zit een gevaarlijke zet. Doe het aub stap voor stap. Gum die n-etjes liever nog even weg, en bereken gewoon je warmte per 2 mol butaan, dat werkt véél overzichtelijker.

En wacht ook eens even met die 70 %. (bovendien moet je dan niet door 0,7 delen maar ermee vermenigvuldigen: bedenk eens, als je 70 % van 200 euro krijgt, krijg je dan 200/70%= 286 euro?? Nee hè [rr] )

vormingswarmte van waterdamp 242 kJ/mol x 10 mol = 2420 kJ/per 2 mol butaan

Vormingswarmte van CO2

394kJ/mol . 8n mol/70% = n4502,86kJ

Zie boven, hier geldt hetzelfde

warmte opgenomen door 50L water

50 000g . 4,19J/g°C . 70°C = 14665kJ

logischerwijs beter eerst even verder met je verbrandingsvergelijking

Ontbindingswarmte C4H10

125kJ/mol . 2n mol/70% = n357,14kJ

deze hoort dus ook nog bij je verbrandingsvergelijking, hou dat bij elkaar. verder ook weer die n en die 70 %

zo deed ik het, idd zou de vormingswarmte van O2 moeten gegeven zijn, maar dat is niet zo, dus geen rekening mee houden denk ik (mss zit die al bij de butaan)

Nee, vormingswarmte is vormingswarmte, daar kan die van zuurstof nog niet bij zitten. En die mag écht niet verwaarloosd worden, het kost best wel energie om die binding uit elkaar te peuteren. Een O=O molecuul heeft een bindingsenergie van -498 kJ/mol (BINAS)

vormingswarmte van waterdamp 242 kJ/mol x 10 mol = 2420 kJ/per 2 mol butaan.

zo ook voor de andere 3 stoffen uit de reactie.

als je nou optelt de warmtes van 2 mol butaan en 13 mol zuurstof, en daar aftrekt de warmtes van 8 mol CO2 en 10 mol waterdamp,

dan krijg je een hoeveelheid in kJ die vrijkomt (minnetje) bij de verbranding van 2 mol butaan.

De helft daarvan levert je verbrandingswarmte van butaan in kJ/mol.

(die kun je bovendien misschien als tussenstap even vergelijken met een tabellenboek om te zien of je ongeveer goed zit)

70 % dáár weer van benut je.

dan weet je je nuttige verbrandingswarmte in kJ/mol butaan

dán kijk je hoeveel warmte je nodig had om je water op te warmen,

en bereken je het aantal mol butaan.

Jan van de Velde

ik vond de uitwerking van een vergelijkbare opgave, maar niet de opgave erbij:

CH4(g) + 2 O2(g) ® 2 H2O(l) + CO2(g)

Bij de volledige verbranding wordt één mol methaan (met een relatief kleine negatieve vormingsenergie) met behulp van het element zuurstof (met een vormingsenergie gelijk aan nul) omgezet in twee mol water en één mol koolstofdioxide (met grote negatieve vormingsenergieën). Bij elkaar opgeteld levert dit een sterk negatieve reactie-energie op (dus sterk exotherm!).

wat ik hier niet snap is dat er van het ELEMENT zuurstof wordt uitgegaan ipv van het molecuul zuurstofgas. [rr] maar misschien stond dat in de opgave? Of ik snap iets niet van de vormingswarmte van O₂ uit 2O

EDIT>>>>>>>>>>>>>

Ik kom er zo gauw niet uit. Wat is er aan de hand met die zuurstof??

Als ik die zuurstof inderdaad NIET meereken kom ik in de buurt van de verbrandingswarmte van butaan volgens de tabel uit.

Waarom telt die zuurstof niet mee? En warom staat er ggeen vormingswarmte van zuurstofgas in BINAS??.

Zonder rekening te houden met die zuurstof kom je uit op 8 mol butaan.

q_y_p

volgens wikipedia:

butaan 120,7 .10^6J/m³ dit komt dus neer op 2740kJ/mol

ik bekom deze waarde wel (2661) als ik geen rekenig houd met zuurstof.

Als ik dat wel doe bekom ik 576, wat veel te klein is.

Ik denk dat ik dus geen rekening ga houden met die zuurstof, anders zou het wel in de cursus staan hoor, wij hebben nooit gegevens te kort (teveel daarentegen)

dat *70/100, ik denk toch niet dat het klopt.

slechts 70% word effectief benut van de 100%, dus jij zou minder toevoegen om aan 100% te komen. als ik deel door 0.7, en daarvan neem ik 70% dan bekom ik 100% wat dus volledig effectief benut word.

stel dat in ideale omstandigheden ( dus 100% rendement) 100g gas het opwarmt

dan zou jij het met 70gram kunnen met een rendement van 70%.

Als je 143gram neemt met rendement van 70% zou het volgens mij wel lukken, klopt deze redenering nu?

trouwens bedankt voor de snelle en duidelijke antwoorden telkens.

EDIT:

die opgave die jij toont met methaan moeten we ook oplossen, waar heb je die tegen gekomen?

je hebt dus hetzelfde vastgesteld van die O2, en er staat niets van in de opgave

EDIT II:

je hebt idd gelijk denk ik met die 70%

Jan van de Velde

kost energie:

ontbinding butaan, 2 mol x 125 kJ/mol = 250 kJ/2 mol butaan

levert energie:

vorming waterdamp 10 mol x 242 kJ/mol = 2420 kJ/2 mol butaan

vorming koolzuurgas 8 mol x 394 kJ/mol = 3152 kJ/2 mol butaan

resultaat verbrandingswarmte

250 - 2420 - 3152 = - 5222 kJ/2 mol butaan

dat is 2611 kJ/mol butaan

hiervan benut ik slechts 70 %, verbranding van 1 mol butaan levert mij dus 2611 x 0,70 = 1828 kJ/mol nuttige energie

Je hebt nodig 50 000 g x 4,19 J/g°C x 70°C = 14665 kJ

14665 (kJ) / 1828 (kJ/mol butaan) = 8 mol butaan

8 mol butaan x 58 g/mol butaan = 464 g butaan

Zoals boven mag ik je aanbevelen het te doen. [rr]

misschien zie je nu ook de juiste verwerking van dat rendement van 70 %

en dat van die zuurstof snap ik nog steeds niet, maar daar kom ik nog wel eens achter.

q_y_p

Ok de berekeningen zijn gedaan.

ik bekom 0,45 euro kostprijs met prijs water inbegrepen voor butaan.

voor methaan bekom ik 0,20 euro

zijn dit logische waarden?

www.lenntech.com/calculators/energy-cost-water.htm

15kg butaan kost 12.39euro

1m³ methaan 0.30 euro

ik denk wel dat het nu klopt

bedankt

Jan van de Velde

Ik heb geen idee wat een kg butaan of methaan kost, volgens je opgave. Maar dat lijkt me betrekkelijk simpelmuit te rekenen, dus waarom zou je daar fout gaan? Aardgas is een redelijk direct verkoopbaar en redelijk goedkoop transporteer product. Butaan moet gemaakt, gezuiverd, vloeibaar gemaakt, en in tanks getransporteerd worden, dus zal allicht duurder uitvallen per kJ verbrandingswarmte.

sharon017

euhm ik heb ook dat vraagstuk voor labo chemie, kan iemand me nu de werkwijze geven zoals het is gebeur want ik ben wat verward.

alvast bedankt groetjes

Jan van de Velde

duidelijker dan in http://www.wetenschapsforum.nl/invision/in...d=285788#285788 kan het eigenlijk nauwelijks denk ik, dus zeg maar wat je daarvan niet begrijpt.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen

[chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen

Re: [chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen

Re: [chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen

Re: [chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen

Re: [chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen

Re: [chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen

Re: [chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen

Re: [chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen

Re: [chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen

Re: [chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen

Re: [chemie] opwarmen water, kostprijs berekenen