Сколько литров воздуха будет требоваться для сжигания 2 тонн природного угля, содержащего 80% углерода?

Чтобы решить задачу, нам понадобится знать, сколько граммов углерода содержится в двух тоннах природного угля. Затем мы сможем использовать эти данные для определения объема воздуха, необходимого для полного сжигания этого угля.

Давайте начнем с расчета количества углерода в двух тоннах угля. Прежде всего, нам необходимо знать, сколько граммов составляет одна тонна. Будучи в курсе, что 1 тонна равна 1000 килограммам, а 1 килограмм содержит 1000 граммов, мы можем конвертировать 2 тонны в граммы следующим образом:

\[2 \, \text{тонны} = 2 \times 1000 \times 1000 \, \text{граммов} = 2,000,000 \, \text{граммов}\]

Теперь, имея это значение, мы можем рассчитать количество углерода в двух тоннах угля, исходя из того, что природный уголь содержит 80% углерода. Мы делим общую массу на 100% и умножаем на процентное содержание углерода:

\[2,000,000 \, \text{граммов} \times \frac{80}{100} = 1,600,000 \, \text{граммов углерода}\]

Теперь у нас есть количество граммов углерода. Чтобы определить количество воздуха, необходимого для полного сжигания этого угля, нам понадобится химическое уравнение реакции сжигания угля, которое выглядит следующим образом:

\[C + O_2 \rightarrow CO_2\]

В уравнении видно, что одна молекула углерода (масса: 12 г) соединяется с одной молекулой кислорода (масса: 32 г) и образует одну молекулу диоксида углерода (масса: 44 г).

Теперь у нас есть все данные, чтобы рассчитать объем воздуха, необходимого для сжигания 1,600,000 граммов углерода. Мы можем использовать формулу стехиометрии, которая говорит о том, что молярное соотношение между реагентами в химической реакции определяет количество вещества, необходимое для реакции.

\[1,600,000 \, \text{граммов углерода} \times \frac{1 \, \text{моль CO}_2}{44 \, \text{г CO}_2} \times \frac{1 \, \text{моль O}_2}{1 \, \text{моль CO}_2} \times \frac{32 \, \text{г O}_2}{1 \, \text{моль O}_2} = 581,818 \, \text{г воздуха}\]

Однако в задаче спросили о количестве воздуха в литрах. Для перевода граммов воздуха в литры нам необходимо знать плотность воздуха при данной температуре и давлении. Возьмем для примера плотность воздуха при комнатной температуре (20°C) и атмосферном давлении (1013,25 гектопаскалей), которая составляет около 1,2 г/л.

Чтобы рассчитать объем воздуха в литрах, мы разделим массу воздуха в граммах на плотность воздуха в граммах на литр:

\[581,818 \, \text{г воздуха} \times \frac{1 \, \text{л}}{1.2 \, \text{г}} = 484,848 \, \text{литров воздуха}\]

Таким образом, нам понадобится примерно 484,848 литров воздуха для полного сжигания 2 тонн природного угля, содержащего 80% углерода.