Какое количество теплоты будет высвобождено при сгорании 67,2 л газа метана?

Чтобы решить эту задачу, мы будем использовать формулу, которая связывает количество высвобождаемой теплоты с объемом газа метана. Формула выглядит следующим образом:

$$Q=V\cdot \mathrm{\Delta }H$$

Где:
$Q$ - количество теплоты, высвобождаемой при сгорании газа метана,
$V$ - объем газа метана (в данном случае 67,2 л),
$\mathrm{\Delta }H$ - стандартная энтальпия реакции сгорания метана.

Теперь нам нужно найти значение $\mathrm{\Delta }H$ для реакции сгорания метана. По данным из химических таблиц, стандартная энтальпия реакции сгорания метана равна -890,3 кДж/моль.

Однако, в нашем условии дан объем газа метана, а не количество вещества в молях, поэтому нам необходимо конвертировать объем в литрах в количество вещества в молях. Мы можем использовать уравнение состояния идеального газа $PV=nRT$, где $P$ - давление, $V$ - объем, $n$ - количество вещества в молях, $R$ - универсальная газовая постоянная, $T$ - температура.

Мы можем предположить, что газ метана находится при стандартных условиях, то есть при температуре 298 К и давлении 1 атмосферы. В этих условиях значение универсальной газовой постоянной $R$ равно 0,0821 Л·атм/моль·К. Теперь мы можем использовать уравнение состояния, чтобы найти количество вещества в молях.

$$\frac{P\cdot V}{R\cdot T}=n$$

Подставляем данные:
$$\frac{1\cdot 67,2}{0,0821\cdot 298}=n$$

Вычисляем:
$$n\approx 2,7$$

Теперь мы знаем, что у нас около 2,7 моль газа метана. Чтобы найти количество теплоты, используем формулу, представленную выше:

$$Q=V\cdot \mathrm{\Delta }H$$

Подставляем значения:
$$Q=67,2\cdot (-890,3)=-59716,16\text{кДж}$$

Таким образом, при сгорании 67,2 л газа метана высвобождается примерно -59716,16 кДж теплоты. Обратите внимание, что у нас получается отрицательное значение, так как реакция сгорания метана является экзотермической, то есть сопровождается выделением теплоты.