Energiedichtheid aardgas

Lucas stelde deze vraag op 29 oktober 2022 om 10:34.
  1. Op internet kon ik vinden dat de energiedichtheid van aardgas bij atmosferische druk 8,8Kwh/m³ is. Als je alle condensatiewarmte kan gebruiken is het 9,7Kwh/m³. Nu meet de gasmeter het volume met een druk van 30mBar, kan ik nu stellen dat je uit de bovengenoemde waardes nu: 8,8 × 1,03 = 9,06Kwh/m³ en 9,7 × 1,03 = 9,99Kwh aan energie kan halen?

Reacties

Jaap op 29 oktober 2022 om 13:07
Dag Lucas,
• Het lijkt erop dat je de chemische energie van 1 m³ aardgas met een overdruk van 30 mbar berekent met een dimensieloze (eenheidloze) factor 1,03. En dat de 1,03 is gevonden met (1013,25 mbar+30 mbar)/(1013,25 mbar) waarin 1013,25 mbar de standaarddruk is. Wat betreft de dimensies of eenheden is dat correct.
• Zo gezien begint je redenering goed. De chemische energie van 1 m³ aardgas hangt af van de hoeveelheid gas n (in mol) en de verbrandingswarmte (in joule per mol, al dan niet inclusief de condensatiewarmte van de gevormde waterdamp).
De hoeveelheid gas n is recht evenredig met de druk p (in pascal, Pa) volgens de algemene gaswet:
p·V=n·R·T → n=p·V/(R·T) met V is het volume (in m³) en R is de gasconstante 8,31 J/(mol·K) en T is de temperatuur (in kelvin, K).
Als p een factor 1,03 groter is, zijn n en de chemische energie ook een factor 1,03 groter.
• Echter, de hoeveelheid gas n hangt behalve van de druk ook af van de absolute temperatuur T. Bij standaardomstandigheden is dat 273 K of 0 ºC.
Indien je waarden van 'de energiedichtheid van aardgas bij atmosferische druk' gelden bij 273 K, komt de factor bij 20 ºC en 30 mbar overdruk op
(1043,25×273)/(1013,25×293)=0,959 in plaats van 1,03.
Groet, Jaap
Lucas op 29 oktober 2022 om 13:42
@Jaap
Ik kwam op 1,03 omdat door 1 bar + 30mBar. Maar de atmosferische druk is inderdaad natuurlijk niet precies 1bar. Maar zoals ik begrijp, is de enegiedichtheid bij 1043,25mBar en 20°C dus kleiner dan de energiedichtheid bij 1013,25mBar en 0°C ?
Jaap op 29 oktober 2022 om 14:12
Dag Lucas,
• Voor havo en vwo in Nederland: ja, de energiedichtheid van aardgas bij 1043,25 mbar en 20 °C is kleiner dan bij 1013,25 mbar en 0°C. Dat is de theorie op school, bij ongewijzigde samenstelling van het aardgas.
• In praktische situaties, zoals thuis zuinig stoken, zijn andere zaken misschien belangrijker dan druk en temperatuur. Bij voorbeeld de instelling van de ketelthermostaat van de cv, zoals Jan op diverse plaatsen in de vraagbaak heeft uitgelegd. Als je de ketelthermostaat op 55 °C kunt instellen met behoud van comfort, stook je zuiniger dan bij 75 °C.
• Je gedachtegang van 14.06 uur is juist.
Detail: een druk van 1 atmosfeer is volgens afspraak 101325 Pa.
En 1 bar is volgens afspraak 105 Pa.
Groet, Jaap
Lucas op 29 oktober 2022 om 14:31
Bedankt Jaap voor de bevestiging. 
Je zei: (1043,25×273)/(1013,25×293)=0,959
Maar moet dit niet zijn:
(1043,25×293)/(1013,25×273)?
Jaap op 29 oktober 2022 om 16:06
Dag Lucas,
Nee, het moet niet zijn (1043,25×293)/(1013,25×273).
Immers, naarmate de temperatuur stijgt, zet het gas uit en blijft er minder gas over in een kubus van een kubieke meter. Minder aardgas heeft minder chemische energie. Met je suggestie 293/273 zou de energie van het aardgas in een kubieke meter juist toenemen.
Volgens n=p·V / (R·T) is de hoeveelheid gas n omgekeerd evenredig met T.
Daarom delen we door de nieuwe temperatuur en vermenigvuldigen we met de oude.
Groet, Jaap
Lucas op 29 oktober 2022 om 18:10
Bedankt voor je reactie,
Maar wat ik niet nog niet begrijp, je gebruikt die nieuwe druk bij de oude temperatuur en deelt dat door de oude druk en de nieuwe temperatuur? Dit snap ik nog even niet. 
Jaap op 29 oktober 2022 om 18:41
Dag Lucas,
• De rol van de druk is het 'omgekeerde' van de rol van de temperatuur.
Hoe hoger de druk, des te groter de hoeveelheid gas n in een kubus van 1 m³.
Hoe hoger de temperatuur, des te kleiner de hoeveelheid gas in een kubus van 1 m³.
• De dimensieloze factor (voorheen 1,03) die we zoeken, is de verhouding tussen de nieuwe en oude hoeveelheid gas in een vast volume van een kubieke meter.
Bij de oude druk en temperatuur geldt $n_1=\frac{p_1 \cdot V}{R \cdot T_1}$ en bij de nieuwe $n_2=\frac{p_2 \cdot V}{R \cdot T_2}$
De verhouding is

Groet, Jaap

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Clara heeft zevenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)