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Ciao a tutti. Rieccomi con il quesito del giorno.
Mi piacerebbe determinare la q.tà massima di O2 che potrebbe essere presente in una cella chiusa (vedi cella a ricombinazione sul mio sito) in atmosfera di Idrogeno a bassa pressione.
Poniamo, per esempio, di avere un ambiente saturo di gas H2 a 0,1 bar di p assoluta, e di voler determinare la q.tà massima di O2 oltre la quale la detonazione provocherebbe danni alla cella (vetro) di 200cc.
Prima di tutto, analizziamo la dinamica della reazione di rapida combustione che H2 ed O2 hanno quando si trasformano in H2O.
Dato che la reazione 1/2O2 + H2 = H2O liberando 285,3 kJ/mol, sviluppa un aumento istantaneo della temperatura che produce a sua volta una pressione istantanea secondo la PV=nRT, ovvero direttamente proporzionale alla temperatura raggiunta.
Ma la temperatura raggiunta è data dalla q.tà di energia liberata dalla reazione in funzione della massa di gas interessata dalla reazione.
Sapendo che abbiamo una q.tà di H2 (trascuriamo la % di O2 da teterminare) di 200cc a 0,1bar, e che il volume molare di H2 è c.a. 11 litri/mol, troviamo che abbiamo 0,2/11=0,018 moli di H2.
Ammettendo che il 5% del gas sia innescato (p.es. da una scintilla) e reagisca istantaneamente con dell'O2 residuo per dare luogo ad una detonazione, avremmo una liberazione di energia pari a 285*0,018*0,05= circa 256Joule. O s'intende per mole di H2O ?
Ora, il problema è:
dato che la detonazione è praticamente istantanea, questi 256joule vanno applicati a ad una massa di H2 pari a 0,018moli per determinarne così la nuova temperatura e pressione, oppure vanno applicati già al vapore acqueo che si è formato, o ad una porzione di essi?
Calcolando che abbiamo fatto reagire solo il 5% di H2 dovremmo poter pensare che i 256J siano sempre per i moli di H2...
Fosse liquido, applicando la formula del calore specifico saprei a che temperatura arriva a seguito dell'applicazione dei 256joule di calore, ma... E un GAS!
E qui mi perdo.
Help!
Tutto ciò poi, andrebbe posto in funzione del 5% di H2 (dovuto ad una corrispondente q.tà di O2) che ho scelto empiricamente, ma che invece
andrebbe posto come variabile, per determinare l'incognita della pression raggiunta per espansione termica.
Poi, andrebbe successivamente calcolata anche l'implosione che esso ha una volta che il gas si è trasformato in acqua, ma quello è un effetto certamente meno violento. Il risultato, però, potrebbe essere quello di raggiungere un livello di vuoto maggiore.
Aiutooo!
Edited by ElettroRik - 5/9/2006, 13:17
Mi piacerebbe determinare la q.tà massima di O2 che potrebbe essere presente in una cella chiusa (vedi cella a ricombinazione sul mio sito) in atmosfera di Idrogeno a bassa pressione.
Poniamo, per esempio, di avere un ambiente saturo di gas H2 a 0,1 bar di p assoluta, e di voler determinare la q.tà massima di O2 oltre la quale la detonazione provocherebbe danni alla cella (vetro) di 200cc.
Prima di tutto, analizziamo la dinamica della reazione di rapida combustione che H2 ed O2 hanno quando si trasformano in H2O.
Dato che la reazione 1/2O2 + H2 = H2O liberando 285,3 kJ/mol, sviluppa un aumento istantaneo della temperatura che produce a sua volta una pressione istantanea secondo la PV=nRT, ovvero direttamente proporzionale alla temperatura raggiunta.
Ma la temperatura raggiunta è data dalla q.tà di energia liberata dalla reazione in funzione della massa di gas interessata dalla reazione.
Sapendo che abbiamo una q.tà di H2 (trascuriamo la % di O2 da teterminare) di 200cc a 0,1bar, e che il volume molare di H2 è c.a. 11 litri/mol, troviamo che abbiamo 0,2/11=0,018 moli di H2.
Ammettendo che il 5% del gas sia innescato (p.es. da una scintilla) e reagisca istantaneamente con dell'O2 residuo per dare luogo ad una detonazione, avremmo una liberazione di energia pari a 285*0,018*0,05= circa 256Joule. O s'intende per mole di H2O ?
Ora, il problema è:
dato che la detonazione è praticamente istantanea, questi 256joule vanno applicati a ad una massa di H2 pari a 0,018moli per determinarne così la nuova temperatura e pressione, oppure vanno applicati già al vapore acqueo che si è formato, o ad una porzione di essi?
Calcolando che abbiamo fatto reagire solo il 5% di H2 dovremmo poter pensare che i 256J siano sempre per i moli di H2...
Fosse liquido, applicando la formula del calore specifico saprei a che temperatura arriva a seguito dell'applicazione dei 256joule di calore, ma... E un GAS!
E qui mi perdo.
Help!
Tutto ciò poi, andrebbe posto in funzione del 5% di H2 (dovuto ad una corrispondente q.tà di O2) che ho scelto empiricamente, ma che invece
andrebbe posto come variabile, per determinare l'incognita della pression raggiunta per espansione termica.
Poi, andrebbe successivamente calcolata anche l'implosione che esso ha una volta che il gas si è trasformato in acqua, ma quello è un effetto certamente meno violento. Il risultato, però, potrebbe essere quello di raggiungere un livello di vuoto maggiore.
Aiutooo!
Edited by ElettroRik - 5/9/2006, 13:17
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