問3 下線部(c)に関連して, メタンを用いたあるコージェネレーションシステムで は,式(3)の反応熱のうち, 50 % を電気エネルギーとして利用でき, 35 % は熱 エネルギーとしてお湯に蓄えておくことができる。また, 残りの15 % は利用 されない廃熱となる。 一世帯の家庭で使用される1か月あたりの平均の電力量(電気エネルギー)は 250 kWh である。これに関する次の問い(a.b)に答えよ。ただし, 1kWh =3.6×10°KJである。 このシステムを稼働させて 250kWh の電力量を得るために必要なメタン の体積は, 0℃, 1.013×10°Pa (標準状態)で何 m° か。 最も適当な数値を、 次の0~6のうちから一つ選べ。 a 3 m 0 11 2 23 3 45 0 65 6 113

問3 電気エネルギーと熱エネルギー メタン CH4を用いたコージェネレーションシステム全体での 反応は,次の熱化学方程式で表される。 CH4(気)+ 202(気) CO2(気)+ 2H2O(液)+ 890 kJ

式(3)の反応熱のうち, 50% を電気エネルギー, 35 % を熱エネ ルギーとして利用できる。 1kWh=3.6×10° kJ*なので, 250 kWh の電力量をkJ単位に換 算すると, 00. 3.6×10°KJ× 250 kWh 1kWh -=9.0×10°KJ * 1Wh (ワットアワー)は, 1W の電力を1h (時間)用いたと きの電力量(電気エネルギー)である。電力は単位時間あたりの 電気エネルギーであり, 1W=1 J/s である。1h=3.6×10°s (秒)なので, 1 Wh=1J/s×3.6×10°s=3.6×10° J よって, 1kWh=3.6×10° KJである。 250 kWh (9.0×10°KJ) の電力量を得るために必要な CH4 の0℃, 1.013×10° Pa (標準状態)での体積を Vi [m°]とすると, その物質量は, VI×10L] 22.4 L/mol a 心き AE Vi×10° [mol] BA C 三 22.4 式(3)の反応熱のうち, 50% を電気エネルギーとして利用でき るので, Vix10° 22.4 [mol] × 100 50 =9.0×10°kJ 890 kJ/mol× Vi=45.3 m° =45m 3 3