Tentamen TB142-E 20 mei uur

Transcriptie

1 TB142-E Tentamen 20 mei 2014 Tentamen TB142-E 20 mei uur Aanwijzingen: U mag gebruik maken van: schrijfmateriaal rekenmachine formuleblad en periodiek systeem (afgedrukt achteraan dit tentamen). Dit tentamen beslaat 24 vragen, op 9 pagina s. Het totaal aantal te behalen punten is 60. Pagina: Totaal: Punten: Score: Toelichting meerkeuzevragen Bij elke deelvraag is slechts één antwoord juist. Aanvinken van meer dan één vakje per vraag wordt gerekend als een foute keuze De antwoorden op de meerkeuzevragen dienen op het antwoordformulier te worden beantwoord Let erop dat op het antwoordformulier de letters A, B, C en D per vraag door elkaar staan.

2 TB142-E Tentamen 20 mei (2 punten) De Eemscentrale is een aardgasgestookte thermische centrale. De volgende uitspraak is juist: De Eemscentrale... A.... is een gesloten systeem voor massa en energie B.... is een open systeem voor massa en energie C.... is een open systeem voor massa, een gesloten systeem voor energie D.... is een gesloten systeem voor massa, een open systeem voor energie 2. (2 punten) De 1 e hoofdwet van de Thermodynamica zegt niet: A. Energie kan noch worden gecreëerd, noch vernietigd. B. De energie van het Universum is constant. C. De energie van een systeem is constant. D. Bij een energietransformatie is de energie constant. 3. (2 punten) Thermische centrales worden zo genoemd omdat A.... ze naast elektriciteit veel warmte produceren B.... er warmte (deels) wordt omgezet in arbeid C.... de conversie plaatsvindt via een stoomcyclus D.... er hoge temperaturen worden bereikt in een centrale 4. (1 punt) De volgende elektriciteitscentrale is niet een thermische centrale A. biomassacentrale B. bruinkoolcentrale C. kerncentrale D. waterkrachtcentrale 5. (1 punt) Fossiele brandstoffen waaruit in Nederland elektriciteit voornamelijk wordt opgewekt zijn A. aardgas en aardolie B. aardgas en steenkool C. uranium en steenkool D. biomassa en steenkool 6. (2 punten) De hierna genoemde stof is géén organische verbinding A. methaan CH 4 B. methylmercaptaan CH 3 SH C. waterstofdisulfide H 2 S D. mierezuur CH 3 COOH

3 7. (1 punt) De verhoudingsformule van glucose is C 6 H 12 O 6. De volgende uitspraak is juist: A. Stoffen met dezelfde verhoudingsformule hebben hetzelfde molgewicht. B. Alléén voor organische stoffen is een verhoudingsformule op te stellen. C. Alléén voor zuivere stoffen is een verhoudingsformule op te stellen. D. Géén van bovenstaande uitspraken is juist. 8. (3 punten) Ultracentrifuges voor de scheiding van Uranium isotopen werken op basis van verschil in soortelijk gewicht. Het soortelijk gewicht van 235 UF 6 is gelijk aan: A. 98,7 % dat van 238 UF 6 B. 99,15 % dat van 238 UF 6 C. 100 % dat van 238 UF 6 D. 100,85 % dat van 238 UF 6 9. (3 punten) Als 3,700 kg CO 2 wordt uitgestoten als gevolg van de verbranding van een hoeveelheid grafiet, dan is deze hoeveelheid grafiet (zuiver koolstof): A. 980 [g] B. 990 [g] C [g] D [g] 10. (3 punten) De LHV van aardgas uit Australië is 48 [MJ/kg], die van Australische steenkool 25 [MJ/kg]. De CO 2 -uitstoot per hoeveelheid warmte in [kg/mj] bij volledige verbranding verhoudt zich voor deze twee brandstoffen dan ongeveer als (Steenkool staat tot Aardgas) A. 2 staat tot 1 [48 staat tot 25] B. 3 staat tot 2 [(48/16) staat tot (25/13)] C. 2 staat tot 1 [(44/25) staat tot (44/48)] D. géén van bovenstaande antwoorden is juist 11. (4 punten) Het rendement van de Eemscentrale, waar Noors aardgas verstookt wordt, is 55%. Het vermogen van deze deze centrale is 2500 [MWe]. Hoeveel aardgas met LHV=50 [MJ/kg] is dagelijks nodig als de centrale op vollast draait? A. 2,8 * 10 6 [kg] B. 7,9 * 10 6 [kg] C. 28,3 * 10 6 [kg] D. 50,0 * 10 6 [kg] 12. (4 punten) Stel dat het warmteverlies (via rookgas etcetera) van de Eemscentrale 395 MW bedraagt. Het gebruikte koelwater wordt 3 o C opgewarmd. De C p van zeewater is 5,0 [kj/kg/k]. De hoeveelheid gebruikt koelwater bij vollast is dan: A. niet te berekenen. Onvoldoende gegevens. B. 110 ton per seconde C. 45 ton per seconde D. 5 ton per seconde 13. (2 punten) Voor de Eemscentrale geldt dat het behaalde rendement van 55 %... pag. 2 van 9

4 A. groter is dan het Carnotrendement B. gelijk is aan het Carnotrendement C. kleiner is dan het Carnotrendement D. geen relatie heeft met het Carnotrendement 14. (2 punten) We weten dat de Eemscentrale bij vollast 2500 MWe levert. Om het Carnotrendement van de Eemscentrale te kunnen berekenen hebben we nodig: A. het thermisch vermogen in MW B. hoogst bereikte temperatuur in de centrale C. de LHV van aardgas D. géén van bovenstaande gegevens 15. (2 punten) De volgende energietransformaties treden op in een Centraal Verwarmingssysteem A. Chemische energie warmte; warmte T laag warmte T hoog B. Chemische energie warmte; warmte T hoog warmte T laag C. Chemische energie warmte; warmte arbeid D. Arbeid warmte; warmte T laag warmte T hoog 16. (3 punten) Het gew.% - koolstof in 1-propanol, CH 3 CH 2 CH 2 OH is A. 52,2 B. 54,4 C. 58,0 D. 60,1 pag. 3 van 9

5 17. (2 punten) de Tweede Hoofdwet van de Thermodynamica luidt A. Kracht kan niet voor 100% geconverteerd worden in warmte B. Warmte kan niet voor 100% geconverteerd worden in kracht C. Warmte kan niet worden geconverteerd in kracht D. Kracht kan niet worden geconverteerd in warmte 18. (2 punten) Een warmtekrachtcentrale gestookt op aardgas (Aardgas-WKC) produceert naast elektriciteit ook nuttige warmte. De volgende uitspraak is juist: In vergelijking met een conventionele aardgasgestookte elektriciteitscentrale...: A....heeft een Aardgas-WKC doorgaans een hoger elektrisch rendement. B....heeft een Aardgas-WKC doorgaans een lager elektrisch rendement. C....heeft een Aardgas-WKC doorgaans een lager rendement. D.... heeft een Aardgas-WKC een vergelijkbaar rendement. 19. (2 punten) Wat is het meest bepalend voor de efficiëntie van een thermische elektriciteitscentrale? A. De leeftijd van de centrale B. De verbrandings- en de koelwatertemperatuur. C. De energiedichtheid van de energiebron. D. De grootte van de centrale 20. (1 punt) De volgende uitspraak is juist: A. 1 mol peren en 1 mol appels zijn onvergelijkbaar. B. De massa van 1 mol peren is gelijk aan die van 1 mol appels. C. Het aantal peren in 1 mol peren is gelijk aan het aantal appels in 1 mol appels. D. Het molgewicht van peren is gelijk aan dat van appels. NedMag. Bij Veendam bevindt zich een unieke zoutvoorraad, een Zechsteinafzetting op meter diepte van steenzout dat bestaat uit goed als zuiver magnesiumchloride MgCl 2. Het bedrijf NedMag wint dit, met behulp van water, als pekel (zoutoplossing). NedMag maakt drie producten: Een deel van de gewonnen pekel wordt als 32 [gew.%] zoutoplossing verkocht Een tweede deel wordt verwerkt tot vast magnesiumchloride door een geavanceerd indampproces. Het daarbij verdampte water wordt gecondenseerd en gezuiverd alvorens te worden geloosd. Het derde deel van de geproduceerde magnesiumchloride MgCl 2 wordt samen met per trein aangevoerd dolime, zuiver CaO.M go, verwerkt tot magnesiumoxide, M go dat onder meer wordt toegepast in verf en tandpasta als witmaker. pag. 4 van 9

6 In figuur 1 staat een principe schema van de fabriek. Figuur 1: Principe schema fabriek NedMag Uit NedMag s website 1 is een indicatie van haar jaarlijkse productie af te leiden: ton zuiver MgO (Dead Burned Magnesia) ton MgCl 2 (totaal opgelost + vast) ton CaCl 2 (vast) Lees de bovenstaande informatie én beantwoord dan de onderstaande vragen (4 punten) Stel dat NedMag 40% van de geproduceerde MgCl 2 als oplossing verkoopt. Hoeveel water verlaat dan de fabriek met het produkt ongeveer? A [ton/jaar] B [ton/jaar] C [ton/jaar] D [ton/jaar] 22. (4 punten) Uit de gegeven informatie is een schatting te berekenen van de hoeveelheid aangevoerde Dolime. Die hoeveelheid is naar schatting: A [ton/jaar] B [ton/jaar] C [ton/jaar] D [ton/jaar] 23. (4 punten) Met de gegeven informatie is een massabalans voor het bedrijf NedMag op te stellen. Onder verwaarlozing van opslag in het bedrijf, en alle stromen uitgedrukt in tonnen per jaar luidt deze: A. Pekel + dolime = Produkten (MgO + MgCl 2 + CaCl 2 ) - water in produkten - geloosd water 1 accessed pag. 5 van 9

7 B. Pekel + dolime = som van de Produkten (MgO + MgCl 2 + CaCl 2 ) + water in produkten + geloosd water C. Pekel + water in produkten = som van de Produkten (MgO + MgCl 2 + CaCl 2 ) + dolime + geloosd water D. Pekel - water in produkten - dolime = som van de Produkten (MgO + MgCl 2 + CaCl 2 ) + geloosd water 24. (4 punten) Uit de vergunning is op te maken dat NedMag jaarlijks maximaal ton MgCl 2 mag winnen. De gegeven informatie kan worden gebruikt om NedMag te controleren. Uit 1 ton Dolime ontstaat ongeveer 1 ton MgCl 2, en neem aan dat de fabriek ton Dolime gebruikt. De volgende uitspraak is dan juist: A. NedMag wint waarschijnlijk teveel zout, namelijk ongeveer ton B. NedMag wint de toegestande hoeveelheid zout, ongeveer ton C. NedMag wint minder zout dan toegestaan, ongeveer ton D. De hoeveelheid gewonnen zout hangt af van de verhouding verkocht zuiver / opgelost MgCl 2, en kan dus niet worden bepaald. Einde van de vragen pag. 6 van 9

8 Deze pagina is bewust blanco pag. 7 van 9

9 Energie [J]: Avogadro [moleculen/mol]: Straling: Heisenberg: Ideaal gas: Formuleblad E kin = 1 2 m v2 Q = C p m T W max = Q h (T h T c ) T h Q c = Q h W max = Q h Tc T h E = 2, Q1.Q 2 r N Avogadro = 6, S = k T 4 [W/m 2 ]) k = 5, [W/m 2 /K 4 ] λ piek = c T piek ν = c/λ[s 1 J] c = 3, [m/s] E = h ν[j] h = 6, [J s] x (m v) h 4π P V = n R T R = 8, 31451[J/(K mol)] 1[atm] = 101, 235[J] pag. 8 van 9

10 1 18 1A 8A 1 2 H He A 3A 4A 5A 6A 7A Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe (98) Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn (209) (210) (222) Fr Ra Ac Unq Unp Unh Uns Uno Une Uun Uuu Uub (223) 226 (227) Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu (145) Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr (231) (237) (244) (243) (247) (247) (251) (252) (257) (258) (259) (260) Figuur 2: Periodiek systeem der Elementen pag. 9 van 9