Embed Size (px)
DESCRIPTION
“Valin efni í efnafræði”; Endurmenntunarnámskeið fyrir framhaldsskólakennara í raunvísindum, 5. – 6. Júní, 2003. Efnafræði flugelda og loga. Efnafræði flugelda Efnafræði loga Efnahvörf Varmafræði Ljómun/litróf. I. Efnafræði flugelda. Púður Samsetning virkni gasmyndun - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
“Valin efni í efnafræði”; Endurmenntunarnámskeið fyrir framhaldsskólakennara í raunvísindum, 5. – 6. Júní, 2003
I. Efnafræði flugeldaII. Efnafræði loga
• Efnahvörf• Varmafræði• Ljómun/litróf
Púður• Samsetning• virkni• gasmyndun• varmamyndun / hitun• hraði púðurvirkni• hvarfgangurSprengjur / “kínverjar”Eldflaugar• drifkraftur• stjörnur• efnafræði stjarnaGosStjörnublysLitaður reykur• ljósgjafar
Flugeldar:
Eldflaugar(“rockets”)
Gos (“fountains”)Blys / stjörnuljós (“sparklers”)
•sprengjur (“bangers”)
•stjörnur (“stars”)
Sprengifim efni / “eldsneyti”:
Púður(black powder)
Sbr.:
Sprengifim efni / “eldsneyti”:
Púður(black powder)
Samsetning:
1252 / Roger Bacon (Oxford; múnkur):Saltpétur / KNO3.... 6Viðarkol / C ....... 5Brennisteinn /S....... 5Vatn /H2O.............. ?
Sprengifim efni / “eldsneyti”:
Púður(black powder)
Samsetning / þróun:
/2003
Sprengifim efni / “eldsneyti”:
Púður(black powder)
Myndun:
1. Viðarkol(C) + brennisteinn(S) + 2-3%vatnmulið saman; viðloðun hámörkuð
2. Rakur “mulningur(1)” + saltpétur (KNO3)mulið
3. “mulningur(2)” pressaður (háþrýstingur) í “köku”4. kaka muld varlega(!)
Sprengifim efni / “eldsneyti”:
Púður(black powder)
Virkni KNO3:C:S:H2O = 75.7:11.7:9,7:2.9 – blöndu:
= lofttegundir / gasþensla
Virkni einfalds púðurs ,KNO3:C:S= 77:17:6 – blöndu):
4KNO3 + 7C + S -> 3CO2 + 3CO + 2N2 + K2CO3 + K2S
= Lofttegundir / gasþensla
(g)
(s) (s)ng = 0 ng = 8
“stoichiometry” púðurvirkni
Virkni einfalds púðurs,KNO3:C:S= 77:17:6 – blöndu):
4KNO3 + 7C + S -> 3CO2 + 3CO + 2N2 + K2CO3 + K2S
= Lofttegundir / gasþensla
(g)
(s) (s)
P = 1 atm
1g púður ng = 0,015 mól PRTn
V gV25
oC= 0.38 dm3
V2000o
C= 2.91 dm3
Gasþenslapúðurvirkni
Virkni einfalds púðurs ,KNO3:C:S= 77:17:6 – blöndu):
4KNO3 + 7C + S -> 3CO2 + 3CO + 2N2 + K2CO3 + K2S + Orka
Útvermið hvarf / rH < 0
Varmamyndun púðurvirkni:
4KNO3+7C +S -> 3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
Þ.e. Orkan helst innan “kerfisins” / sprengingarinnarÞ.e. Orkan fer í hitun (og ljósorku)
- fyrstu stigi sprengingarinnarÞ.e. rH T
Virkni einfalds púðurs ,KNO3:C:S= 77:17:6 – blöndu):
4KNO3 + 7C + S -> 3CO2 + 3CO + 2N2 + K2CO3 + K2S + Orka
Varmafræði púðurvirkni:
rH= 0
rH(T0) 0
4KNO3+7C +S -> 3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orkaT0 T
3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
T0
TH = HT-HT0
C(T-T0) 0
rH(T0) + TH = 0
rH= 0
rH(T0) 0
4KNO3+7C +S -> 3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orkaT0 T0
3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
T0
TH = HT-HT0
C(T-T0) 0
Varmafræði púðurvirkni:
rH(T0) + TH = 0
)fefnivarH()Myndefni()( 0000 HHHTH ffrr
töflumskvHf .0 10 2.1688)( molkJTHr
rH= 0
rH(T0)= -1688.2 kJ mol-1
4KNO3+7C +S -> 3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orkaT0 T
3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
T0
TH = HT-HT0
C(T-T0) 0
rH(T0) + TH = 0
Hitun við púðurvirkni:
rH(T0) + C(T-T0) = 0
rH(T0) = C(T-T0) 1688.2 = C(T-T0)
rH= 0
Hiti við púðurvirkni:
rH(T0) = C(T-T0) 1688.2 = C(T-T0)
4KNO3+7C +S -> 3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
TH
= C
(T-T
0)/kJ
T
Hraði púðurvirkni:
t.d. 4KNO3+7C +S -> 3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
Gangur hvarfs
Ork
a, E
4KNO3+7C +S
3CO2+3CO+2N2
+K2CO3+K2S
rE/rH
Ea
T0
Hraði púðurvirkni:
t.d. 4KNO3+7C +S -> 3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
Gangur hvarfs
Ork
a, E
4KNO3+7C +S
3CO2+3CO+2N2
+K2CO3+K2S
rE/rH
Ea
T1
Hraði púðurvirkni:
t.d. 4KNO3+7C +S -> 3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
Gangur hvarfs
Ork
a, E
4KNO3+7C +S
3CO2+3CO+2N2
+K2CO3+K2S
rE/rH
Ea
T2
Hraði púðurvirkni:
t.d. 4KNO3+7C +S -> 3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
280oC 400oC
Ea
Ea kJ mol-1
Háð S - magni
hvarfgangur púðurvirkni:
t.d. 4KNO3+7C +S -> 3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
280oC
frumferli
síðferli
frumferli
síðferli
hvarfgangur púðurvirkni:
4KNO3+7C +S -> 3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
290oC
S + lífræn efni -> H2S
KNO3 + lífræn efni -> NO2
H2S + NO2 -> H2O+S+NO; rH>0
2S + 2NO2 -> 2SO2+N2; rH>0
4KNO3+7C +S -> 3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
:: “keðjuhvörf”
2KNO3 + SO2 -> K2SO4 + 2 NO2; rH<0
sprengjur (“bangers”)
sprengjur (“bangers”)
t.d. 4KNO3+7C +S
3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
= (g)
sprengjur (“bangers”)
t.d. 4KNO3+7C +S
3CO2+3CO+2N2+K2CO3+K2S+orka
2g
2 g (4KNO3+7C +S) ng = 0.032 mól
;VrRTP T=2500K
V= 4 cm3
P= 1640 atm!!
sprengjur (“bangers”)
Orka~5 kJ
Yfir-Þrýstingur~ 0.02 bör
Hljóðbylgja:
20 log( )
/ dB
YfirþrýstingurViðmiðunarþr.
Hljóðbylgja:
20 log( ) = 160 dB0.02
20 10-11
púður
t.d. 4KNO3+ 7C +S
Eldflaugar(“rockets”)
N2
CO
CO 2
Stýrirými:
Eldflaugar(“rockets”)
púðurt.d. 4KNO3+ 7C +S
“Stjörnu-kúlur”
Kveiki-Þráður
Stjörnu-hýsi
Þversnið:
“Stjörnu-kúlur”
púður
Kveiki-Þráður
Eldflaugar(“rockets”)
Eldflaugar(“rockets”)
M(s)/MY(s) + Púður(t.d. KNO3/KClO4+C+S)
M/MY + Púður-> M*(g) + Myndefni;M/MY + Púður-> MX*(g) + Myndefni; H<0
M* -> M + hMX* -> MX + h
?
Eldflaugar(“rockets”)
M/MY + Púður-> M*(g) + Myndefni;
*
*
*M* -> M + h M*
Þ.e.:
orka
M
Eldflaugar(“rockets”)
M/MY + Púður-> MX*(g) + Myndefni;
*(( ))
(( ))*
orka
stjörnuljós / GRÆN
M/MY + Púður-> MX*(g) + Myndefni;
T.D. Ba(NO3)2 KClO4 o.fl.
KCl +2O2
K++Cl-Ba2+
BaCl+* BaCl+ + h
stjörnuljós / GRÆN
Green star
stjörnuljós / GRÆN
M/MY + Púður-> MX*(g) + Myndefni;
T.D. Ba(NO3)2 KClO4 o.fl.
KCl +2O2
K++Cl-Ba2+
BaCl+* BaCl+ + h
stjörnuljós / Rauð
M/MY + Púður-> MX*(g) + Myndefni;
T.d. Sr(NO3)2
SrCO3
KClO4 KNO3, o.fl.
SrCl+*SrOH+*SrO*
h
stjörnuljós / Rauð
Red star
stjörnuljós / Rauð
M/MY + Púður-> MX*(g) + Myndefni;
T.d. Sr(NO3)2
SrCO3
KClO4 KNO3, o.fl.
SrCl+*SrOH+*SrO*
h
Flugeldar vs lotukerfið:
Flugeldar vs lotukerfið:
“afoxari”
K+M+ ->K++M
Flugeldar vs lotukerfið:
Stjörnublys og gos
Stjörnublys og gos
gos
Svarthluta-geislun
gos
titanium
gos
Stjörnublys
Stál-teinn
t.d.:
Fe, (“stjörnur”)
Al, (“eldsneyti”)Ba(NO3)2, (“eldsneyti”)Dextrin (bindiefni)
10Al + 3Ba(NO3)2 -> 3BaO + 3N2 + 5Al2O3 H<0::
Fe*FeO*
FeFeO +
h
h
Litaður reykur (Coloured smokes):
Púður + lífrænt litarefni -> lífrænt litarefni* H<0
lífrænt litarefni* -> lífrænt litarefni + h
Sbr.:
tengja kerfi
Litaður reykur:
Sbr.:
10
Litaður reykur:
Sbr.:
11
Litaður reykur:
Sbr.:
12
Sbr.:
Gleypni vs tengja kerfiLitaður reykur:
Sbr.:
