Определите количество расходуемого о2 и воздуха при сжигании 620 т газовой смеси (метан – 60 %, пропан – 15 %, бутан – 15 %, со2
– 10 %). какая
площадь древостоев бука необходима для производства такого количества
кислорода за 5 лет, если состав древесины следующий, %:
с – 50,4, н – 6,2, о – 42,3, ее плотность равна 680 кг/м3, а текущий годовой
прирост древостоев – 6,4 м3/га?
Массовая доля метана в газовой смеси составляет 60%, что означает, что из 620 тонн газовой смеси, 60% будет состоять из метана. Чтобы найти это количество, необходимо умножить массу газовой смеси на массовую долю метана:
Масса метана = 620 т x 0,6 = 372 т
Аналогично, массовая доля пропана и бутана будет равна 15%, следовательно:
Масса пропана = 620 т x 0,15 = 93 т
Масса бутана = 620 т x 0,15 = 93 т
Масса CO2 = 620 т x 0,10 = 62 т
Теперь мы должны определить количество расходуемого кислорода (О2) при сжигании этих газов:
1) Для сгорания метана требуется 2 моля кислорода на 1 моль метана. Молярная масса метана (СH4) равна 16 г/моль, а молярная масса кислорода (O2) равна 32 г/моль. Таким образом, отношение массы кислорода к массе метана равно 32 г/моль ÷ 16 г/моль = 2 г массы O2 на 1 г массы CH4.
Масса расходуемого кислорода при сжигании метана = 372 т x 2 г/г = 744 т
2) Аналогично, для сгорания пропана требуется 5 молей кислорода на 1 моль пропана, и для сгорания бутана требуется 10 молей кислорода на 1 моль бутана.
Масса расходуемого кислорода при сжигании пропана = 93 т x 5 г/г = 465 т
Масса расходуемого кислорода при сжигании бутана = 93 т x 10 г/г = 930 т
3) Количество CO2, образующегося при сжигании газов, равно количеству газов, так как углерод из газов полностью превращается в CO2. Таким образом:
Масса расходуемого кислорода при образовании CO2 = 62 т x 2 г/г = 124 т
Таким образом, общая масса расходуемого кислорода равна сумме всех расходов:
Общая масса расходуемого кислорода = 744 т + 465 т + 930 т + 124 т = 2263 т
Чтобы определить площадь древостоев бука, необходимую для производства такого количества кислорода за 5 лет, нужно узнать годовой прирост древостоев и учесть период в 5 лет.
Годовой прирост древостоев равен 6,4 м³/га. Для 5 лет это будет:
Прирост древостоев за 5 лет = 6,4 м³/га x 5 лет = 32 м³/га
Объем древостоев можно вычислить, зная их плотность и площадь:
Объем древостоев = Масса древостоев ÷ Плотность древостоев
Масса древостоев можно найти, учитывая массовые доли компонентов древесины:
Масса углерода = 50,4% x Общая масса древостоев
Масса водорода = 6,2% x Общая масса древостоев
Масса кислорода = 42,3% x Общая масса древостоев
Сумма масс углерода, водорода и кислорода равна 100%, поэтому:
Масса углерода + Масса водорода + Масса кислорода = Общая масса древостоев
Зная объем древостоев и их годовой прирост, мы можем вычислить площадь:
Объем древостоев = Площадь древостоев x Годовой прирост древостоев
Площадь древостоев = Объем древостоев ÷ Годовой прирост древостоев
Таким образом, площадь древостоев бука, необходимая для производства такого количества кислорода за 5 лет, будет равна:
Площадь древостоев бука = Объем древостоев ÷ Годовой прирост древостоев = 2263 т ÷ 32 м³/га = 70,7 га
Ответ: Для производства такого количества кислорода за 5 лет потребуется площадь древостоев бука размером примерно 70,7 га.