1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie takiego stężenia mieszaniny palnych par cieczy acetonu z powietrzem, przy której możliwy jest wybuch i w ten sposób określenie dolnej granicy wybuchowości DGW.

2. Część obliczeniowa.

Tabela wyników

Objętość cieczy	ACETON
		Kolejna próba	Wynik próby
0,35 ml 0,30 ml 0,25 ml 0,20 ml 0,24 ml 0,23 ml 0,22 ml	aceton jw. jw. jw. jw. jw. jw.	+++ +++ +++ - - - +++ +++ - - -

Objętość zadozowanego acetonu równa 0,23 ml ulegała jeszcze zapalniu w komorze spalania. Poniżej tej wartości nie udało się już zapalić badanej cieczy.

Objętośc 0,23 ml acetonu przyjmiemy jako graniczną i dla niej wyznaczymy dolną granicę wybuchowości

2.1. Najniższa objętość zadozowanego acetonu, przy której możliwy był jeszcze zapłon mieszaniny par acetonu z powietrzem.

V_min= 0,23 ml

2.2. Obliczamy najniższe stężenie % acetonu w mieszaninie z powietrzem w komorze spalania.

V_min

C_%= x 100%

2500

0,23 ml

C_%= x 100%

2500 ml

C_%= 0,0092 %

2.3. Masa zadozowanego acetonu do komory spalania

ρ_acet = 0,79 g/ml

m_acet = 0,79 g/ml x 0,23 ml

m_acet = 0,182 g

2.3. Objętość par acetonu w komorze spalania w t=68⁰C

2.3.1. V_t dla 1 mola acetonu

22,4 dm³ x (68 + 273 K)

V_t =

273 K

V_t = 27,98 dm³

2.3.2. V_t dla masy m = 0,182 g acetonu zadozowanej do komory spalania - obliczamy z proporcji

M_mol - V_t

m_{min -} V_Xt

m_min x V_t

V_Xt=

M_mol

0,182 g x 27,98

V_Xt=

58 g

V_Xt = 0,087 dm³

2.4. Obliczamy DGW w %

V_Xt

DGW_% = x 100%

2,5 dm³

0,087 dm³

DGW_% = x 100%

2,5 dm³

DGW_% = 3,5 %

2.5. Obliczamy DGW w g/m³

m_min

DGW _g/m³ =

0,0025 m³

0,182 g

DGW _g/m³ =

0,0025 m³

DGW_g/m³ = 72,8 g/m³

2.6. Obliczamy błąd bezględny ΔY

ΔY = Y - A; gdzie:

Y - DGW otrzymana doświadczalnie,

A - DGW obliczona teoretycznie.

M

A_DGW = ; gdzie:

4,76 x (N-1) x V_t

M - masa cząsteczkowa acetonu,

M = 58 g,

N - liczba atomów tlenu potrzebna do spalenia jednej cząsteczki acetonu obliczona z równania stechiometrycznego,

CH₃COCH₃ + 4O₂ 3H₂O + 3CO₂

N=8

V_t - objętość mola acetonu w t = 68⁰C

V_t = 27,98 dm³ = 0,02798 m³,

58 g

A_DGW =

4,76 x (8-1) x 0,02798 m³

A_DGW = 62,21 g/m³

ΔY = 72,8 g/m³ - 62,21 g/m³

ΔY = 10,59 g/m³

2.7. Obliczamy błąd względny σ

ΔY

σ = x 100%

Y

10,59 g/m³

σ = x 100%

72,8 g/m³

σ = 14,55 %

2.8. Uwzględniając DGW dla acetonu podaną w literaturze obliczamy dla porównania błąd względny i bezwzględny.

DGW_lit = 38,60 g/m³

2.8.1. Błąd bezwzględny

ΔY = 72,8 g/m³ - 38,60 g/m³

ΔY = 34,2 g/m³

2.8.2. Błąd względny

ΔY

σ = x 100%

Y

34,20 g/m³

σ = x 100%

72,8 g/m³

σ = 46,97 %

3. Wnioski

Najniższe stężenie par cieczy acetonu w powietrzu, przy którym możliwy jest jest wybuch, wyznaczono dozując coraz to mniejsze dawki cieczy do komory spalania i zapalając je.

W ten sposób otrzymano najniższą wartość objętości dozowanego acetonu, przy której w komorze spalania następowało zapalenie. Pozwoliło to na wyznaczenie wartości dolnej granicy wybuchowości DGW, która wyniosła 72,8 g/m³.

W celu wyznaczenia błędu z jakim określono DGW, granicę tą policzono posługując się wzorami empirycznymi, gdzie podstawą była reakcja stechiometryczna acetonu z tlenem.

W wyniku tych obliczeń obliczona wartość DGW wyniosła 62,21 g/m³. Pozwoliło to na oszacowanie błędów bezwzględnych i względnych, i tak:

• błąd bezwzględny wyniósł 10,59 g/m³.

• Błąd względny 14,55 %.

Wartości tych błędów policzono również dla DGW odczytanego z tabel zawartych w literaturze przedmiotu, i tak:

• błąd bezwzględny wyniósł 34,2 g/m³,

• błąd względny 46,97 %.

Otrzymane wartości błędów dla DGW odczytanego z literatury kwalifikują ćwiczenie do ponownego dokładniejszego badania, aczkolwiek porównanie DGW otrzymanej w wyniku doświadczenia i DGW obliczonej ze wzorów empirycznych pozwala stwierdzić, iż otrzymana wartość DGW może być uznana za faktyczną.

5

---