Question

Автомобиль весит 1000кг. В его бак залили 50 кг бензина.
Автомобиль ехал до тех пор пока его бензобак не опустел. Масса автомобиля
вновь составила 1000кг.

Какова
масса выхлопных газов, образовавшихся во время поездки (50кг, более 50 кг, менее 50кг)? Постарайтесь
дать полный и обоснованный ответ.

Подсказка:
Учтите, что при сгорании бензина в двигателе происходит химическое
взаимодействие.

Answer 1

Бензин - многокомпонентное горючее. Его качество в основном оценивается октановым числом. Условно будем считать, что бензин состоит из октана С8Н18. Напишем реакцию полного сгорания октана: 2С8Н18+ 25О2= 16СО2+ 18Н2О. На 2(12*8+1*18)= 228 кг бензина требуется 25*32= 800 кг кислорода; при этом образуется 16(12+ 32)= 704 кг углекислого газа и 18*18= 324 кг водяного пара. Учитывая, что массовая доля кислорода в воздухе составляет примерно 23%, то на 1 кг бензина потребуется 800/(228*0,23)= 15,26 кг воздуха ; при этом получатся 704/228=3,09 кг углекислого газа и 324/228= 1,42 кг водяного пара. Разность 1+ 15,26- 3,09- 1,42= 11,75 кг будет целиком состоять из азота. Удельные обьёмы: воздуха 22,4/29= 0,772 л/г, углекислого газа 22.4/44= 0,509 л/г, водяного пара 22,4/18= 1,244 л/г, азота 22,4/28= 0,8 л/г. На 1 г бензина приходится 15,26*0,772= 11,78 л воздуха, 3,09*0,509= 1,57 л углекислого газа, 1,42*1,244= 1,77 л водяного пара и 11,75*0,8= 9,40 л азота. На 1 л воздуха приходится 1/11,78= 0,085 г бензина и (1,57+ 1,77+ 9,40)/ 11,78= 1,081 л выхлопных газов. Бензин в рабочей смеси в основном находится в виде капельной суспензии с незначительным испарением; поэтому долей его объёма в смеси можно пренебречь и считать, что при сгорании одного литра воздушно-бензиновой смеси образуется примерно 1,08 л выхлопных газов.
Следовательно, выделится более 50 кг выхлопных газов.