Arderea hidrocarburilor

Arderea hidrocarburilor se referă la reacția chimică prin care o hidrocarbură reacționează cu oxigenul pentru a crea dioxid de carbon, apă și căldură. Hidrocarburile sunt molecule alcătuite atât din hidrogen, cât și din carbon. Ele sunt cele mai cunoscute pentru că sunt constituentul principal al combustibililor fosili, și anume gazul natural, petrolul și cărbunele. Din acest motiv, resursele de combustibili fosili sunt adesea denumite resurse de hidrocarburi. Energia este obținută din combustibilii fosili prin combustia (arderea) combustibilului. Deși în combustibilii fosili există impurități, arderea hidrocarburilor este procesul principal de ardere a combustibililor fosili. Un exemplu de ardere a hidrocarburilor este ilustrat în figura 1. Consultați simularea din partea de jos a paginii pentru mai multe exemple.

Figura 1. Combinarea metanului cu 2 oxigen pentru a forma dioxid de carbon, apă și căldură.

Descriere

Indiferent de tipul de hidrocarbură, arderea cu oxigenul produce 3 produse: dioxid de carbon, apă și căldură, așa cum se arată în reacția generală de mai jos. Energia necesară pentru ruperea legăturilor din moleculele de hidrocarburi este substanțial mai mică decât energia eliberată la formarea legăturilor din moleculele de CO2 și H2O. Din acest motiv, procesul eliberează cantități semnificative de energie termică (căldură). Această energie termică poate fi utilizată direct (poate pentru a încălzi o locuință) sau poate fi transformată în energie mecanică, cu ajutorul unui motor termic. Cu toate acestea, acest lucru este supus unor pierderi de eficiență, ceea ce duce la pierderi semnificative de energie necesare (sub formă de căldură reziduală) guvernate de a doua lege a termodinamicii. Energia mecanică utilă rezultată va fi mult mai mică decât energia termică inițială furnizată de arderea hidrocarburilor.

Ecuația generală a reacției:

• se referă la numărul de atomi de carbon din hidrocarbură
• se referă la numărul de atomi de hidrogen din hidrocarbură
• se referă la numărul de atomi de oxigen necesar în reacția de ardere a hidrocarburilor

Combustia hidrocarburilor și a combustibililor fosili

Rețineți că în arderea hidrocarburilor se produce întotdeauna CO2; nu contează ce tip de moleculă de hidrocarbură. Producerea de CO2 și H2O este, de fapt, modul în care se obține energia utilă din combustibilii fosili. Din acest motiv, este important să se facă distincția între dioxidul de carbon și alte produse „reziduale” care rezultă din impuritățile din combustibil, cum ar fi compușii de sulf și de azot. Deșeurile care provin din impurități pot fi eliminate cu ajutorul unei tehnologii adecvate; CO2 nu poate fi eliminat decât dacă combustibilii fosili nu sunt arși (utilizați) în primul rând.

Nu toți combustibilii fosili au aceeași compoziție. Gazul natural este compus în proporție de peste 90% din metan (CH4), care este cea mai mică moleculă de hidrocarbură. Petrolul tinde să fie compus din molecule de dimensiuni medii, deși compoziția variază foarte mult de la un grad de țiței la altul. În general, cu cât petrolul este mai dens, cu atât mai lungi sunt lanțurile de carbon din molecule. În cele din urmă, cărbunele conține cele mai mari și mai complexe molecule de hidrocarburi.

Din moment ce diferite hidrocarburi au rapoarte diferite între hidrogen și carbon, ele produc rapoarte diferite între apă și dioxid de carbon. În general, cu cât molecula este mai lungă și mai complexă, cu atât mai mare este raportul dintre carbon și hidrogen. Din acest motiv, arderea unor cantități egale de hidrocarburi diferite va produce cantități diferite de dioxid de carbon, în funcție de raportul dintre carbon și hidrogen în moleculele fiecăruia. Deoarece cărbunele conține cele mai lungi și mai complexe molecule de hidrocarburi, arderea cărbunelui eliberează mai mult CO2 decât arderea aceleiași mase de petrol sau gaz natural. Acest lucru modifică, de asemenea, densitatea energetică a fiecăruia dintre acești combustibili.

Emisii de dioxid de carbon

Mai jos este un grafic al CO2 emis la producerea a 293,1 kWh (1.000.000 BTU) de energie din diferiți combustibili din hidrocarburi.

Animarea combustiei

Alegeți un combustibil din meniul derulant pentru a vedea reacția netă care are loc în timpul combustiei.

Pentru lecturi suplimentare

Pentru informații suplimentare vă rugăm să consultați paginile conexe de mai jos:

• Combustibil fosil
• Energie primară
• Resursă de hidrocarburi
• Cărbune
• Petrol
• Petrol
• Gaz natural
• O pagină aleatorie

.