Chân không phân đoạn: tách biệt thông qua sự bay hơi và ngưng tụ
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| fraction/ˈfrækʃn/ | phân đoạn |
| feedstock/ˈfiːdstɒk/ | nguyên liệu hóa học |
Điều gì có thể giải thích quan sát này?
- Một cột chưng cất có thể thu gom một nhân phần nhiên liệu chứa nhiều hợp chất. Việc tách khoảng sôi hữu ích không làm cho mọi phân tử trong chất lỏng thu gom đó trở nên giống hệt nhau.
- Bắt đầu bằng một dự đoán. Nêu rõ các đại lượng hoặc đặc điểm bạn sẽ so sánh, sau đó quyết định bằng chứng nào có thể phân biệt hai lời giải thích.
Xây dựng mô hình
- Dầu thô được gia nhiệt để nhiều thành phần bay hơi. Hơi nước đi vào một cột chưng cất nóng hơn ở đáy và mát hơn ở đỉnh. Các thành phần ngưng tụ trong các vùng đủ mát để chúng trở thành chất lỏng. Các hydrocarbon có điểm sôi cao hơn ngưng tụ thấp hơn; những cái có điểm sôi thấp hơn di chuyển xa hơn lên trên trước khi ngưng tụ. Mỗi nhân phần thu gom chứa các phân tử có số carbon tương tự và một khoảng điểm sôi, thay vì một chất thuần túy duy nhất.
- Nhân phần: Một hỗn hợp đã tách gồm các hydrocarbon có số carbon tương tự và khoảng điểm sôi; Nguyên liệu đầu vào: Vật liệu ban đầu được sử dụng để sản xuất các hóa chất hoặc vật liệu khác.
Tại sao thành phần có nhiệt độ sôi cao hơn thường ngưng tụ thấp hơn trong cột?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Cột chưng cất nóng nhất ở phía dưới. Thành phần sôi cao ngưng tụ ngay khi hơi nước nguội dưới điểm sôi của nó - điều này xảy ra thấp trong cột - trong khi hơi nước sôi thấp bay lên vùng mát hơn trước khi ngưng tụ.
Ghép mỗi thuật ngữ kỹ thuật với ý nghĩa chính xác của nó.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Sử dụng các định nghĩa để phân biệt các đại lượng và quá trình liên quan.
Chọn bằng chứng có thể kiểm chứng
- Bay hơi và ngưng tụ là các biến đổi vật lý: các phân tử được tách ra mà không làm đứt chuỗi carbon. Một phần bay hơi đủ dễ bay hơi có thể giữ ở trạng thái khí ở phía trên; vật liệu nặng hơn có thể nằm gần đáy. Các nhiên liệu bao gồm xăng, dầu diesel, kerosene, dầu nhiên liệu nặng và khí dầu mỏ hóa lỏng. Các phần thu được cũng cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất từ dầu mỏ, sản xuất các vật liệu như dung môi, chất bôi trơn, polyme và chất tẩy rửa. Nguyên tử carbon có thể liên kết với nhau thành các họ cấu trúc liên quan; điều này giúp giải thích sự đa dạng rộng lớn của các hợp chất carbon tự nhiên và tổng hợp.
- Vẽ đường đi của hơi được ghi nhãn qua biểu đồ gradient nhiệt độ và giải thích nơi nó ngưng tụ dựa trên khoảng sôi được cung cấp. So sánh mục đích sử dụng làm nhiên liệu của một phần với việc sử dụng làm nguyên liệu. Không thay thế lời giải thích chỉ bằng một thứ tự tên gọi đã học thuộc; không yêu cầu nêu tên các phần cụ thể khác. Các thí nghiệm minh họa trong trường học phải sử dụng thiết bị thay thế được phê duyệt và đánh giá rủi ro, không dùng bình chứa dầu thô kín đang gia nhiệt.
Hai thói quen nào sau đây giúp việc nghiên cứu hoặc mô hình trong trường hợp này trở nên thuyết phục hơn?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Việc nêu rõ các điều kiện và giả thiết giúp người khác lặp lại công việc chính xác, và ghi lại bằng chứng hỗ trợ giúp họ kiểm tra kết luận. Giấu đi các kết quả mâu thuẫn sẽ loại bỏ bằng chứng có thể thách thức một kết luận sai, và một phép đo lường không thể khẳng định một tuyên bố rộng hơn.
Làm việc từ các đại lượng đã biết
- Nêu các giá trị đã biết và đơn vị của chúng. Chọn công thức vì các giả thiết của nó phù hợp với trường hợp này, sau đó biến đổi trước khi thay số.
- Đã biết: Một vùng minh họa của cột phân đoạn nằm ở 180 °C. Một thành phần có điểm sôi cung cấp là 250 °C có thể ngưng tụ khi hơi lạnh xuống vùng này; một thành phần có điểm sôi 100 °C có thể giữ ở dạng khí và đi lên xa hơn. Hiệu số giữa các điểm sôi cung cấp là ΔT=250−100=150 °C. Những giá trị hư cấu này chỉ để minh họa nguyên lý tách, không phải giới hạn fraction chính thức.
Hai điểm sôi thành phần cung cấp là 220 °C và 80 °C. Tìm hiệu số của chúng. Sử dụng cùng trình tự: đại lượng đã biết → mô hình → quan hệ → thế số → đơn vị và ý nghĩa.
Hai điểm sôi thành phần được cung cấp là 220 °C và 80 °C. Tìm hiệu số của chúng.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Kết quả là 140 °C. Đã biết: điểm sôi 220 và 80 độ C. Hiệu số = 220 - 80 = 140 độ C. Khoảng cách điểm sôi lớn hơn làm cho việc tách các phân đoạn dễ dàng hơn trong cột.
Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó
- Không nói rằng phân tử lớn đi lên xa hơn vì chúng nặng hơn hoặc rằng cột tạo ra các ankan mới. Vị trí phụ thuộc vào hành vi bay hơi trong gradient nhiệt độ. Một phần thu được chưa chắc đã tinh khiết, và nhiệt độ công nghiệp thay đổi. Cracking (phân mảnh) là quá trình hóa học xảy ra sau đó, không phải tên gọi khác của chưng cất phân đoạn.
- Quay trở lại quan sát ban đầu. Giải thích kết quả hỗ trợ điều gì, những điều kiện nào mà nó giả định, và một cách để kiểm chứng một giải thích cạnh tranh.
Chưng cất phân đoạn phá vỡ liên kết carbon–carbon để tạo ra các phân tử nhỏ hơn. Nhận định này sai: Chưng cất phân đoạn là quá trình tách vật lý: các phân tử bay hơi và ngưng tụ mà không thay đổi. Việc phá vỡ liên kết carbon-carbon để tạo ra các phân tử nhỏ hơn là PHÂN TÁCH (cracking) - một quá trình hóa học diễn ra riêng biệt.
Chưng cất phân đoạn: tách bằng bay hơi và ngưng tụ: Bay hơi và ngưng tụ là các biến đổi vật lý: các phân tử được tách ra mà không làm đứt chuỗi carbon. Một phần bay hơi đủ dễ bay hơi có thể giữ ở trạng thái khí ở phía trên; vật liệu nặng hơn có thể nằm gần đáy. Các nhiên liệu bao gồm xăng, dầu diesel, kerosene, dầu nhiên liệu nặng và khí dầu mỏ hóa lỏng. Các phần thu được cũng cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất từ dầu mỏ, sản xuất các vật liệu như dung môi, chất bôi trơn, polyme và chất tẩy rửa. Nguyên tử carbon có thể liên kết với nhau thành các họ cấu trúc liên quan; điều này giúp giải thích sự đa dạng rộng lớn của các hợp chất carbon tự nhiên và tổng hợp.
Chưng cất phân đoạn phá vỡ liên kết carbon–carbon để tạo ra các phân tử nhỏ hơn.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Chưng cất phân đoạn là quá trình tách vật lý: các phân tử bay hơi và ngưng tụ mà không thay đổi. Phá vỡ liên kết cacbon-cacbon để tạo ra các phân tử nhỏ hơn là THÁCH PHÂN (CRACKING) - một quá trình hóa học được thực hiện riêng biệt.
Một hỗn hợp hydrocarbon đã tách riêng với số lượng carbon tương tự và dải nhiệt độ sôi相近: viết thuật ngữ kỹ thuật.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
fraction nghĩa là một hỗn hợp hydrocarbon đã tách riêng với số lượng carbon tương tự và dải nhiệt độ sôi相近.