Działo na kartofle - równanie spalania - problem

[Szymeski97]

Witam.

Nie jest pewien, czy wątek umieściłem w odpowiednim dziale, ale nie mogłem znaleźć bardziej pasującego.

Jak w temacie, zbudowałem działo na kartofle i chcę obliczyć poprawną proporcję długości lufy do wielkości komory spalania w sensie, lufa powinna się skończyć kiedy gazy spalinowe rozprężą się do końca i ziemniak przestanie przyspieszać. Podstawą do tych obliczeń powinno być ustalenie objętości gazów spalinowych na podstawie równania spalania całkowitego butanu (gaz napędowy działa). Problem w tym, że z moich obliczeń wynika, iż dwutlenek węgla powstający w procesie spalania całkowitego butanu ma mniejszą objętość niż substraty i idąc dalej tym tropem, ziemniak powinien zostać zassany do lufy, a tak się nie dzieje.
Problem jest natury teoretycznej, dlatego mam nadzieję, że da się go łatwo rozwiązać. Przytoczę mój tok rozumowania i obliczenia, w celu łatwiejszego zlokalizowania błędu.
_
Komora spalania ma 4000cm3 objętości. W obliczeniach wyeliminowałem azot, który jest neutralny. Jego 78% objętości w powietrzu to 3120cm3, czyli tlenu zostaje 880cm3.
Równanie reakcji spalania całkowitego butanu to:

2C4H10 + 13O28CO2 + 10H2O

gdzie:
2C4H10 - masa atomowa 116u
13O2 - 416u
8CO2 - 352u
10H2O - 180u

Gęstość butanu: 0,0025 g/cm3
-||- tlenu: 0,00143 g/cm3
-||- dwutlenku węgla: 0,00185 g/cm3

( / Tutaj mam wątpliwość - czy te dane są poprawne? / )

Z równania reakcji i gęstości tlenu i butanu wynika, że stężenie % butanu w tlenie, aby zaszła reakcja musi wynosić 14%. Wobec tego wśród 880cm3 tlenu musi się znaleźć 123cm3 butanie. Tlenu będzie wtedy 757cm3. Po wyliczeniu mas okazuje się, że butan musi ważyć 0,3g, a tlen 1,08 g.
Masy obydwóch gazów są proporcjonalne do ich mas atomowych (czyli prawidłowo), można więc obliczyć masę powstałego dwutlenku węgla, która będzie wynosić 0,91g. Po wyliczeniu objętości okazuje się, że dwutlenek węgla będzie zajmował 492cm3. Dodając do tego wciąż znajdujący się w komorze spalania azot wychodzi, że w komorze z początkowych 4000cm3 gazów po wybuchu powstanie 3612cm3, czyli ciśnienie będzie mniejsze niż na początku.

WTF?!

Dzięki z góry za wszelką pomoc.
Pozdrawiam

[Adax82]

Szymeski97,
Pomijanie azotu w tym procesie jest błędem.
Objętość końcowa gazów spalinowych jest funkcją temperatury tak gazów uczestniczących w reakcji jak i gazów nie uczestniczących w takiej reakcji. Bez obliczenia efektu cieplnego reakcji spalania butanu z tlenem ( czy powietrzem ) nie możemy nic wnioskować o końcowej objętości spalin, a zatem nie możemy prowadzić obliczeń dotyczących rozprężania gazów od objętości początkowej V1 do objętości końcowej V2.
W żadnym wypadku nie możesz antycypować, że ( nawet pomijając obecność azotu ), spaliny mają mniejszą objętość niż produkty ( co może wynikać ze stechiometrii ), bez uwzględnienia egzotermiki reakcji, która powoduje zwiększenia objętości lub ciśnienia ( dla zamkniętego naczynia ) spalin. Twoje rozumowanie jest zupełnie niepoprawne.