Đề bài
Một nhà máy nhiệt điện khí có sản lượng điện 106 kWh/ngày (1 kWh = 3600 kJ) sử dụng khí thiên nhiên hóa lỏng LNG làm nhiên liệu đã giảm được a% khí thải CO2 so với nhà máy nhiệt điện than (sử dụng than đá làm nhiên liệu) có cùng sản lượng điện. Biết rằng:
- Khí thiên nhiên hóa lỏng LNG chứa 95% CH4 và 5% C2H6 về thể tích. Năng lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol CH4 là 890 kJ; 1 mol C2H6 là 1560 kJ và có 64% nhiệt lượng tỏa ra của quá trình đốt cháy hoàn toàn LNG được chuyển hóa thành điện năng.
- Than đá chứa 78% carbon về khối lượng, còn lại là các tạp chất không chứa carbon. Năng lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 tấn than đá là 3.107 kJ và chỉ có 50% nhiệt lượng tỏa ra của quá trình đốt cháy hoàn toàn than đá được chuyển hóa thành điện năng.
Tính giá trị của a (làm tròn đến hàng đơn vị).
Phương pháp giải
Tính năng lượng cần dùng trong mỗi trường hợp.
Từ đó tính được % khí thải đã giảm.
Lời giải chi tiết
Năng lượng điện mỗi ngày của nhà máy $={{3600.10}^{6}}={{3,6.10}^{9}}kJ$
Nếu dùng LNG với ${{n}_{C{{H}_{4}}}}=95a$và ${{n}_{{{C}_{2}}{{H}_{6}}}}=5a$, bảo toàn năng lượng:
$64%(890.95a+1560.5a)={{3,6.10}^{9}}$
$\Rightarrow a=60909,583mol$
$\Rightarrow {{n}_{C{{O}_{2}}}}=95a+2.5a=6395506,215mol\approx 6,4$ triệu mol
Nếu dùng than đá (b tấn), bảo toàn năng lượng:
$b{{.3.10}^{7}}.50%={{3,6.10}^{9}}$
$\Rightarrow b=240$ tấn
$\Rightarrow {{n}_{C{{O}_{2}}}}={{n}_{C}}=\frac{240.78%\text{ }}{12}=15,6$ (triệu mol)
$a=\frac{15,6-6,4\text{ }}{15,6}\approx 59%$