Bình gas LPG và hỗn hợp nhiên liệu

LPG (khí dầu mỏ hoá lỏng) là hỗn hợp chủ yếu $\mathrm{C_3H_8}$ (propane) và $\mathrm{C_4H_{10}}$ (butane). Thành phần thường cho theo khối lượng; cần đổi sang mol trước khi dùng $\Delta_cH$ theo mol:

$$n = \frac{m}{M}\qquad M(\mathrm{C_3H_8}) = 44\qquad M(\mathrm{C_4H_{10}}) = 58$$

Enthalpy đốt cháy tính từ $\Delta_fH$ (bảng bài 3, nước lỏng):

$$\mathrm{C_3H_8(g)} + 5\mathrm{O_2(g)} \rightarrow 3\mathrm{CO_2(g)} + 4\mathrm{H_2O(l)}\qquad \Delta_cH^\circ_{298} = -2218{,}7\ \text{kJ/mol}$$

$$\mathrm{C_4H_{10}(g)} + \tfrac{13}{2}\mathrm{O_2(g)} \rightarrow 4\mathrm{CO_2(g)} + 5\mathrm{H_2O(l)}\qquad \Delta_cH^\circ_{298} = -2877{,}0\ \text{kJ/mol}$$

Nhiệt toả ra tổng cộng:

$$Q_{tp} = \sum n_i\,\lvert\Delta_cH_i\rvert$$

Thiết bị chỉ dùng được một phần với hiệu suất $H$ (ví dụ $60\%$): $Q_{ci} = H\cdot Q_{tp}$. Nhiệt đó làm nóng nước:

$$Q_{ci} = m_{\text{nước}}\cdot c\cdot\Delta T \Rightarrow m_{\text{nước}} = \frac{Q_{ci}}{c\,\Delta T}$$

Với $c = 4{,}18\ \text{kJ/(kg}\cdot\text{K)}$ (khi $Q$ tính bằng kJ, $m$ bằng kg).

Hỗn hợp $\mathrm{A}$ và $\mathrm{B}$ có số mol $a$ và $b$. Hai dữ kiện cho hai phương trình:

$$\begin{cases} a + b = n_{tổng} & (\text{hoặc } M_Aa + M_Bb = m)\\ \lvert\Delta_cH_A\rvert\,a + \lvert\Delta_cH_B\rvert\,b = Q \end{cases}$$

Giải hệ được $a$, $b$, rồi tính thể tích ($V = 24{,}79\,n$) hay phần trăm. Điều kiện: $a\ge0$, $b\ge0$.

Có cách nhìn bằng hình: nhiệt toả ra theo $a$ (khi $n_{tổng}$ cố định) là một đường thẳng, dịch từ $n\lvert\Delta_cH_B\rvert$ (toàn $\mathrm{B}$) đến $n\lvert\Delta_cH_A\rvert$ (toàn $\mathrm{A}$); đường nằm ngang $Q$ cắt nó ở nghiệm.

Ý	Nội dung
Thành phần theo khối lượng	Đổi sang mol bằng $M$
Nhiệt toả ra	$Q_{tp} = \sum n_i\lvert\Delta_cH_i\rvert$
Nhiệt có ích	$Q_{ci} = H\cdot Q_{tp}$
Đun nước	$m = Q_{ci}/(c\,\Delta T)$
Hỗn hợp	Hai phương trình: tổng mol (hoặc khối lượng) và tổng nhiệt